电子、电气产品EMC的工程设计

中心议题：

• 电子、电气产品EMC的工程设计

解决方案：

• 在电子、电气产品设计初始阶段进行EMC设计
• 在产品开发阶段建立规范的EMC设计体系
• 采用系统的电磁兼容性设计流程，评估、预测、分析、设计产品的EMC问题

伴随科学技术的发展，芯片的速率和集成度的不断提高，高密度电子组装技术的进一步广泛采用，电子、电气产品正向“轻、薄、短、小”和高功能化发展，由此产生的电磁骚扰所造成的危害也日益严重。保护电磁环境、防止电磁污染，正在引起各国政府以及有关国际组织的普遍关注。因此，电子、电气产品电磁兼容性指标合格与否，便成为市场准入或市场流通的必要条件。譬如，进入国内市场的产品，需要3C认证证书，进入国内军品市场的产品，需要GJB认证证书，进入国际市场，需要相应的（EN、SAE、ANSI 、IEC等）认证证书。

目前，为了获得电子、电气产品相应的EMC测试认证证书，部分企业还在沿用着测试-整改-测试的方法，进行产品的EMC测试试验。

殊不知，使用这种方法最终通过EMC认证测试合格的产品大多不是最佳方案，难以取得效果，相反还大大增加产品的重量和成本。而且，使用这种方法无法解决信号频率与骚扰频率一致时的问题，还可能影响产品的安全性，使整改无效。譬如：

• 抑制传导骚扰的超标，最常采用的是增加滤波器或在电源线、信号线上附加磁环的方法。但如果接地系统设计不理想，增加滤波器，可能会导致泄漏电流增加，从而影响产品的安全性能，或者影响产品的性能指标，使整改无效。
• 在电源线，信号线上附加滤波器或磁环，可能会造成信号线上的信号衰减，失真或串扰，使整改无效。
• 增加的滤波器越多，电路失真、短路的概率越大，抗浪涌、抗跌落的能力下降，重量和成本增加的也越多。

故而，电子、电气产品的EMC问题再也不能放在测试阶段予以解决了，应该早在产品的设计开发阶段就要予以考虑。因为：产品的EMC是设计出来的，不是测试出来的！

在电子、电气产品设计的初始阶段，同时进行EMC设计，不但可以把EMC问题的大部分解决在设计定型之前，而且成本增加不会太大（如图1所示）。

图1
如果等到生产阶段再去解决这些问题，非但在技术上将带来很大难度，而且还会造成人力、物力、财力和时间的极大浪费。

产品的EMC设计属于早期预防，EMC的故障诊断和分析、整改属于后期补救。产品出现EMC问题常常难以避免，经过前期的EMC设计，即使在后期的认证检测中出现了问题，问题的数量和难度也比较小，比从来没有经过EMC设计的产品要强得多，所耗费的代价也要小得多。

而且后期补救的经验经过不断的总结，纳入下一个产品的EMC设计中，形成良性循环，还可以使EMC设计的内容进一步提高。

电磁兼容性（EMC）是一门以电磁场理论为基础，包括信息、电工、电子、通信、材料、结构等学科的边缘科学。也是一门实践性比较强的学科。要完成电子、电气产品的EMC，企业在产品的开发阶段就需要建立一套规范的EMC设计体系。

采用一套系统的电磁兼容性设计流程，评估、预测、分析、设计产品的EMC问题。从产品设计源头的根本上解决EMC问题，在研发流程中融入EMC设计理念，在产品设计的各个阶段进行EMC综合设计，把可能出现的EMC 问题放在研发前期进行考虑，确保产品样品出来后，能够一次性通过EMC 试验与认证，缩短产品的面市周期。

图2 设计规则检查表（节选）

目前比较成熟的EMC设计系统，主要采用设计规则检查的方式（如图2所示）。很重要的一点就是企业逐步建立和日益完善适合企业特定领域产品的设计规范，形成一整套的EMC设计规则（如图3所示），来检查核对产品设计开发过程中的EMC执行情况。

图3 设计规则集（节选）

在产品开发过程中，产品EMC设计主要经历总体规格方案设计、原理图设计、PCB设计、箱体结构设计、产品试装、摸底预测试、认证测试几个阶段。

在每个阶段的各个技术环节都编制相应的EMC设计规则和EMC设计规范，指导产品EMC的工程设计。