EMC設計的案例
線束工程師：汽車線束EMC設計案例與分析
散漫說，EMC（Electro magnetic compatibility，電磁兼容）是指電子、電氣設備或系統在預期的電磁環境中，按設計要求正常工作的能力。本文詳細的介紹了EMC設計的必要性，圖文并茂的說明了線束EMC設計中的注意事項，及為什么要這樣設計，值得一看。以下為正文。
線束EMC設計必要性
1.電磁環境-需求和問題
①與車外廣播電視、 無線通信等設施間的相互影響；內部電氣部件相互影響；電網設備相互影響；人體靜電影響和人員防護。
②EMC三要素
干擾源：產生變化的電壓或電流的零部件。
傳播途徑：包括傳導耦合、輻射耦合。
敏感設備：易被干擾的設備。
線束本身為無源器件，自身不產生電磁干擾，但線束是 “傳播途徑”！
2、整車功能需求
電磁兼容是一門關于電磁能量的產生、傳輸和接受的學科，是研究在有限的空間、有限的時間、有限的頻譜資源條件下，各種用電設備（分系統、系統， 廣義的還包括生物體）可以共存的一門科學。
電磁兼容騷擾等級
等級一：功能在施加騷擾期間和之后，能正常執行其預先設計的 功能。
等級二：功能在施加騷擾期間，有可能超出規定的偏差，但功能 在停止施加騷擾之后，必須自動恢復到正常工作范圍。
等級三：功能在施加騷擾期間/之后，有可能超出規定的偏差，必 須通過駕駛員操作，才能恢復到正常工作范圍。
等級四：功能在施加騷擾期間/之后，有可能超出規定的偏差，駕駛員操作無法恢復到正常工作范圍，可以通過修理/替換恢復到正常工作范圍。
3.EMC標準-法規需求
線束EMC設計及案例
1.線束EMC設計概要
線束EMC設計：電源設計、搭鐵設計、布置設計、導線選型四個方面。
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系統的測試驗證：阻抗、衰減、相移等等
線束EMC設計流程
線束EMC設計總結
隨著汽車電子設備越來越多，功能越來越強大，對高速互聯的需求急劇增長， 整車線束設計的成本也在快速增長，線束設計的質量和成本/重量的平衡，逐步成為重要課題。
線束設計關聯整車所有用電器，設計的質量會直接影響整車功能的實現何保證電子電器在我們電磁環境中和處，是擺在我們面前的永恒課題！
PCB如何設計才能發揮EMC最優效果？
PCB的EMC設計考慮中，首先涉及的便是層的設置;單板的層數由電源、地的層數和信號層數組成;在產品的EMC設計中，除了元器件的選擇和電路設計之外，良好的PCB設計也是一個非常重要的因素。
PCB的EMC設計的關鍵，是盡可能減小回流面積，讓回流路徑按照我們設計的方向流動。而層的設計是PCB的基礎，如何做好PCB層設計才能讓PCB的EMC效果最優呢?
01
PCB層的設計思路
PCB疊層EMC規劃與設計思路的核心就是合理規劃信號回流路徑，盡可能減小信號從單板鏡像層的回流面積，使得磁通對消或最小化。
單板鏡像層
鏡像層是PCB內部臨近信號層的一層完整的敷銅平面層(電源層、接地層)。主要有以下作用：
(1)降低回流噪聲：鏡像層可以為信號層回流提供低阻抗路徑，尤其在電源分布系統中有大電流流動時，鏡像層的作用更加明顯。
展開 電動汽車電機驅動系統EMC設計及測試研究
4 總結
本文通過對電機驅動系統EMC干擾來源及傳播路徑的分析，提出若干在電機驅動系統設計中針對EMC問題應注意的設計要點，通過對實際設計樣機的摸底測試，符合標準要求，驗證了設計要點的有效性。
【干貨分享】32種EMC標準電路分享
01
AC24V接口EMC設計標準電路
02
AC110V-220VEMC設計標準電路
03
AC380V接口EMC設計標準電路
04
AV接口EMC設計標準電路
05
CAN接口EMC設計標準電路
06
DC12V接口EMC設計標準電路
07
DC24V接口EMC設計標準電路
08
DC48接口EMC設計標準電路
09
DC110V接口EMC設計標準電路
010
展開 電動汽車電機驅動系統EMC設計及測試研究
4 總結
本文通過對電機驅動系統EMC干擾來源及傳播路徑的分析，提出若干在電機驅動系統設計中針對EMC問題應注意的設計要點，通過對實際設計樣機的摸底測試，符合標準要求，驗證了設計要點的有效性。
EMC之PCB設計技巧
電磁兼容性(EMC)及關聯的電磁干擾(EMI)歷來都需要系統設計工程師擦亮眼睛，在當今電路板設計和元器件封裝不斷縮小、OEM要求更高速系統的情況下，這兩大問題尤其令PCB布局和設計工程師頭痛。
EMC與電磁能的產生、傳播和接收密切相關，PCB設計中不希望出現EMC。電磁能來自多個源頭，它們混合在一起，因此必須特別小心，確保不同的電路、走線、過孔和PCB材料協同工作時，各種信號兼容且不會相互干擾。
另一方面，EMI是由EMC或不想要的電磁能產生的一種破壞性影響。在這種電磁環境下，PCB設計人員必須確保減少電磁能的產生，使干擾最小。
避免在PCB設計中出現電磁問題的7個技巧 ——
技巧1：PCB接地
降低EMI的一個重要途徑是設計PCB接地層。第一步是使PCB電路板總面積內的接地面積盡可能大，這樣可以減少發射、串擾和噪聲。將每個元器件連接到接地點或接地層時必須特別小心，如果不這樣做，就不能充分利用可靠的接地層的中和效果。
一個特別復雜的PCB設計有幾個穩定的電壓。理想情況下，每個參考電壓都有自己對應的接地層。但是，如果接地層太多會增加PCB的制造成本，使價格過高。折衷的辦法是在三到五個不同的位置分別使用接地層，每一個接地層可包含多個接地部分。這樣不僅控制了電路板的制造成本，同時也降低了EMI和EMC。
如果想使EMC最小，低阻抗接地系統十分重要。在多層PCB中，最好有一個可靠的接地層，而不是一個銅平衡塊(copper thieving)或散亂的接地層，因為它具有低阻抗，可提供電流通路，是最佳的反向信號源。
信號返回地面的時長也非常重要。
展開 淺談新能源汽車線束布置方案及EMC 防護設計
新能源車輛的 EMC 防護
新能源車輛不論是純電動車和混合動力車均采用動力電池作為能量來 源給整車供電，依靠高壓線束傳輸，這在整車 EMC 線束防護設計方面是個很復雜的課題。針對整車 EMC 產生的形式可以看出輻射傳導是整車線束 EMC 防護的重心。在開發設計初期 EMC 整車線束如何防護就要考慮進去 。
4.1 整車 EMC 防護的電源分配方案
整車范圍內首先保證零部件的 EMC 符合標準要求，通過線束連接將各個控制單元連接在一起，在電源分配方面所采用的防護方式為供電回路與接地點回路在同一 接插件中采用圖 3方式進行孔位排列。
展開 行業應用方案 | 電磁兼容EMI/EMC
隨著電子信息技術的高速發展，電子設備系統也越趨于高速化、復雜化與集成化，通常包括各種印刷電路板（PCB）、機電系統、開關噪聲電路、高速芯片、線纜線束、機箱機柜等多個部分，互連設計非常復雜，所以對如此復雜的系統進行電磁兼容分析和設計是一項難度非常高的工作。
如果僅僅靠經驗進行設計，不僅成本高，而且穩定性差，現有的設計手段已經無法滿足產品EMC設計和研發的需求；同時，電磁兼容測試本身就是一個耗時繁瑣的工作：需要利用電磁兼容暗室在全空域，全頻段進行測量，不僅測量成本高昂，而且，如果EMI測量超標，后續的查找/修正問題基本上依賴于經驗和猜測。定位問題、解決問題往往需要多次測量和反復調整，有時候解決了這個問題，又帶來了新的問題，設計的不確定性大，產品交貨周期和質量無法保證。
傳統的EMC設計流程一般是通過加工-焊接-測試-調試-改版的產品運作流程，在現今高速信息時代已經不能滿足產品EMC設計的高效性、高可靠性、高性能的要求。系統噪聲干擾的問題常常出現，困擾著設計師，進而使產品開發的實際進度大幅延遲，甚至會使整體電子設備系統的研發面臨不可挽救的損失。
在這樣的情況下，需要通過可靠的、完備的仿真技術手段構建虛擬分析平臺，能夠更高效的發現問題、分析問題和解決問題。并通過仿真設計驗證，提高整體產品系統的電磁兼容可靠性問題，幫助縮短設計周期、降低成本、提高產品競爭力、技術人才培養以及設計經驗的提煉與累積。
展開 CST—EMC（電磁兼容）仿真及分析工具
背景概述
隨著汽車電子的發展特別是新能源互聯網汽車的興起，整車的EMC環境越來越惡劣，傳統的EMC設計面臨著設計階段盲目性強、調試測試階段工作量大、整改階段重復性高等諸多挑戰，需要通過EMC仿真來解決上述問題。EMC仿真貫穿產品開發全周期，從PCB的電源完整性和信號完整性分析，到線纜線束的串擾及輻射情況，再到機箱機殼的屏蔽性能效果，以及整車的EMC測試等，都可以使用EMC仿真來幫助分析。通過仿真結果能夠對設計需求進行驗證，為EMC實測結果提供參考，從而盡早發現潛在的電磁兼容問題、提出更優的解決方案、縮短整改產品的開發周期、節省成本。
軟件介紹
CST全稱為Computer Simulation Technology，具備完備的3D全波電磁場仿真技術。CST Studio Suite（CST工作室套裝）是CST的核心產品，是目前市場上準確、高效的3D EM仿真工具之一，包括CST微波工作室、CST設計工作室、CST印制電路板工作室、CST電纜工作室、CST電磁工作室、CST粒子工作室及CST多物理場工作室共7個子軟件，能滿足用戶從芯片級到系統級的設計需求。
CST微波工作室
用于高頻器件的快速、準確3D仿真工具。適用于整個電磁波和光波波段的電磁仿真，可仿真大部分結構、材料下的S參數、輻射和散射問題。
CST設計工作室
通用的路仿真工具。支持基于模型或電路元件的各種類型，可進行時域非線性電路和頻域路仿真，支持三維電磁場和電路的場路協同仿真，支持參數化SPICE、TOUCHSTONE、IBIS模型導入。
展開 告別設計煩惱，輕松成為板級EMC設計專家！
- 規則檢查可以處理場路協同仿真無法處理的問題；
- 規則檢查后對于違規網絡的修改和驗證可借助場路協同仿真手段；
- 場路協同仿真可用來驗證規則檢查的結果，消除了后期為改善EMC性能所做的工程變更，能夠有效的減少設計周期；
- 場路協同仿真可作為規則檢查的輸入。一旦專業EMC工程師總結其仿真或測試經驗形成知識，即可以新規則的形式加入EMI Scanner，設計流程中的相關人員都可直接使用。
ANSYS中國將持續推出電子設計中電磁場仿真相關解決方案，后續還將發布此次關于電磁兼容性設計案例分析，敬請關注！
展開 
ANSYS | 告別設計煩惱，輕松成為板級EMC設計專家！
EMI Scanner模塊的增加將大大改善PCB電磁兼容性設計規則檢查過程：
因此，雖然EMI問題難以模擬且計算時間較長，ANSYS SIwave - EMI Scanner模塊功能能夠快速識別對 PCB 設計有潛在干擾的區域，進而消除錯誤加快上市進程。綜上所述，ANSYS板級電磁兼容性設計分析方案有如下幾方面特點：
1，設計良好的PCB可以極大地減少系統電磁干擾問題
— 在設計早期進行分析驗證是修復潛在EMI問題的最好方式。
2，規則檢查提供了一種最快速、更具成本效益且最容易理解的方式解決EMI問題
— 無需長時間的仿真過程
— 簡單易用，可重復操作，適合設計流程中的所有相關人員。
3，規則檢查與場路協同仿真互為依存，形成最全面的電磁兼容性設計分析方案。
— 規則檢查可以處理場路協同仿真無法處理的問題；
— 規則檢查后對于違規網絡的修改和驗證可借助場路協同仿真shou段；
— 場路協同仿真可用來驗證規則檢查的結果，消除了后期為改善EMC性能所做的工程變更，能夠有效的減少設計周期；
— 場路協同仿真可作為規則檢查的輸入。一旦專業EMC工程師總結其仿真或測試經驗形成知識，即可以新規則的形式加入EMI Scanner，設計流程中的相關人員都可直接使用。
來源于：ANSYS官網
展開 行業應用方案 | 電磁兼容EMI/EMC
以低頻三維電磁場軟件Maxwell為核心，結合機電電路仿真系統以及功率器件建模工具，建立場路協同仿真系統，搭建完整的低頻電力系統模型，從而獲得傳導干擾數據，進行產品系統的EMC優化分析；
高速、射頻系統，主要關注空間電磁輻射以及高速傳導的電磁兼容問題，以高頻三維電磁場軟件HFSS為核心，支持芯片器件、芯片封裝、PCB系統、線纜線束、包含外殼的整機系統的任意建模與聯合整機仿真，進行對應EMC測試項目的仿真優化分析，同時結合多射頻系統干擾分析軟件EMIT，可以實現環境級的大型空間電磁兼容仿真。
Ansys解決方案，從零部件、子系統、設備整機以及環境級的角度，對產品系統進行靈活的EMC虛擬建模分析，提前發現問題及缺陷，及時完成EMC設計優化，更好地幫助產品的EMC設計，縮短產品研發周期，降低設計成本。
展開 電磁兼容設計仿真軟件?EMC?Studio
（轉）
簡介
EMC Studio 是一款功能強大的系統級（線纜線束及其終端電路、天線與設備輻射及平臺電磁效應等）電磁兼容研究分析的仿真設計平臺，可實現實際復雜工程（任意三維結構）系統布局和平臺系統電磁場性能及電磁兼容等的精確分析。復雜電子系統相關的系統設計電性能、電磁場分布、串擾、耦合、敏感性、隔離度、強瞬態干擾以及基準電磁兼容測試等問題，都能方便地通過軟件計算并提供最可靠的結果。
可以直接得到符合國軍國標GJB151A/152A 項目要求的輻射、傳導和敏感度數值。
軟件支持 Windows XP/Vista 、Windows7/Winows Server 2003/2008等 32 位和 64 位操作系統，具備友好易用的圖形化英文操作界面，并具有穩定的可靠性。并行計算，單機多 CPU 或者多機集群并行計算提高處理問題的規模、加快求解計算速度。可選擇在核外模式或核內模式下運行。支持多 CPU 多核并行計算，每個 CPU 不限核數進行并行計算。
它是一款功能強大的系統級專業電磁兼容研究分析仿真設計平臺。具備時域分析和頻域分析的功能；能夠進行電路仿真和電磁仿真，能夠進行三維電磁場和電
路的瞬態場路協同仿真。
軟件采用的計算核心都是基于最精確、高效的針對復雜工程系統EMC的仿真算法如矩量法（MoM）、輔助源法（MAS）、 傳 輸 線 法（MTL）、低頻穩態三維場求解器（LF_MOM）及 SPICE電路分析法等。
根據分析對象的不同，依據專家知識，將問題分解，無須用戶干預，可以自動選擇其中的單一方法或最適合方式的混合求解技術對電磁兼容問題進行高速有效的求解。軟件自動選擇電路、電磁場、電纜、傳輸線等求解器，將一種求解器的求解結果作為另一個求解器的輸入，最后完成復雜系統電磁兼容問題的求解。
展開 一名合格的開關電源工程師需要具備哪些知識？
根據設計方案，繪制電源的原理圖；
根據元器件選型，制作其封裝庫；
PCB板布線（需考慮接地、EMC等問題）；
將PCB圖交廠家生產。
5.數字控制器的使用
開關器件的開關信號可由模擬電路產生，也可由數字控制器產生，當使用數字控制器時，就需要熟悉其原理及使用方法，常用的有DSP、FPGA等。
熟悉數字控制器的原理；
熟悉數字控制器外圍電路的設計；
熟悉數字控制器的編程語言；
能根據相應的調制方式產生開關器件的開關信號。
6.EMC設計
EMC設計貫穿電源設計的始終，涉及到屏蔽、濾波、接地、PCB設計等層面，對開關電源的設計非常重要。
關于【怎樣進行學習】
1.基本理論的學習
千里之行始于足下，沒有扎實的理論基礎，就無法出色地設計一個開關電源。
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2.在實踐中學習
當你把一個電路調通，輸出符合設計的目標時，那種喜悅是別人無法體會的。
不怕出問題，就怕不出問題。在電路的設計、仿真和硬件的制作過程中，每出現的一個問題都是學習的對象，知識的運用與積累也是建立在這樣的一個個問題之中。
在實踐中學習最能提高一個電源設計師的水平。
END
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