智慧硬體EMC電磁干擾,實戰案例詳解!別再做“山寨”工程師了!
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燚智慧硬體開發大講堂 【燚讀做“易”】
用簡單的語言,講深奧的技術
什麼是EMI和EMC:EMI是電磁干擾(Electro Magnetic Interference)。設備發射出干擾信號。
EMC是電磁相容(Electro Magnetic Compatibility)。讓設備發射出的干擾信號別那麼強。
品牌智慧硬體產品必須要通過EMC測試,
汽車的EMC測試環境,手機、智慧硬體也都一樣,就是微波暗室小點
簡單來講:
不管是手機還是智慧硬體,都會對外發射各種各樣頻段的電磁波。
最直接的例子:手機在固定電話機旁邊打電話,固定電話機裡可以聽到吱吱吱的聲音。這就是電話機被手機的輻射給干擾了。
複雜來講:
EMI電磁干擾,是信號在網路傳輸過程中,通過傳導或輻射的方式向外輻射能量的一種現象。
為什麼數位信號會有電磁干擾產生?可以翻翻課本,看方波的傅立葉轉換能產生什麼,就知道了:無數的高次諧波。
iPhone X EMC設計手機,集成了超過20個頻段的蜂窩網路、2個頻段的WIFI、藍牙、NFC。CPU、DDR、顯示幕和攝像頭的工作頻率高達GHz。這些信號集成在小小的手機殼內部,
以iPhone X為例,除了硬體電路上添加大量的抗干擾的器件之外,外部把所有的能遮罩的地方都遮罩起來,不管是電路板還是排線還是攝像頭都做了遮罩處理。
(實際上OPPO、小米、華為等國產品牌機也是這麼做的,不然過不了EMC測試。山寨機和小品牌就做不到這麼全面的防護了。)
iPhone X的部分防EMI措施
抑制EMI干擾的幾個典型措施,硬體工程師基礎知識1,高速信號和射頻信號,要加遮罩措施
像射頻信號、CPU、DDR、HDMI、MIPI這些幾百兆到GHz的信號以及元器件,要用遮罩蓋蓋起來。
2,硬體原理設計,高速信號線增加抗EMI器件
高速信號線,包括時鐘,都應當設計EMI濾波器、共模濾波器、磁珠、RC濾波器等元器件,來預防EMI問題。有沒有這些濾波器,也是區分山寨產品和品牌產品的一大特徵。共模濾波器一顆要幾毛錢人民幣,並不便宜。
3,硬體PCB設計,遮罩高速信號、減小天線效應
PCB走線上,要注意對高速信號的遮罩。避免人為造成天線效應,把高速信號輻射出來,形成干擾源。
這是我們遇到的一款智慧音箱設備,EMC測試不通過,需要整改。我們的硬體工程師折騰了好幾天,拿出了一系列的改進措施。
下面是硬體工程師分析EMI問題的思路
1,根據頻率,找輻射源
從超標頻點分析,893.8567MHZ、595.1329、446.4141 很可能為HDMI倍頻點輻射的EMI。221頻點很可能是WIFI CLK倍頻點的輻射。低頻段包絡性的浮高很可能是DC電源線上的輻射。
2,處理措施
處理1:HDMI線採用兩端帶磁環線材。
處理2:HDMI CLK 上串電感並電容,通過LC電路濾除高頻干擾。
處理3:軟體上在眼圖不超標的前提下,儘量降低HDMI的驅動能力。
處理4:電源上串共模電感,濾除電源上的高頻干擾。
處理5:電源上串共模電感,濾除電源上的高頻干擾。
處理6:CPU DDR DCDC通過遮罩罩罩在遮罩罩內部。
處理5:優化Layout走線。
3,處理結果
測試通過。
最後,提問:
電腦主機板,元器件和線路都裸☆禁☆露在外面。
為什麼電腦不擔心EMI干擾?
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燚智慧周教授,智慧硬體開發實戰派,前期精彩回顧:
如果這篇文章,你覺得太基礎了,這裡還有EMI的詳細計算公式
濾波電容使用方法大全,這也是抗EMI的好方法!
顯示幕介面大全,顯示幕也是EMI的一大來源
3,硬體PCB設計,遮罩高速信號、減小天線效應
PCB走線上,要注意對高速信號的遮罩。避免人為造成天線效應,把高速信號輻射出來,形成干擾源。
這是我們遇到的一款智慧音箱設備,EMC測試不通過,需要整改。我們的硬體工程師折騰了好幾天,拿出了一系列的改進措施。
下面是硬體工程師分析EMI問題的思路
1,根據頻率,找輻射源
從超標頻點分析,893.8567MHZ、595.1329、446.4141 很可能為HDMI倍頻點輻射的EMI。221頻點很可能是WIFI CLK倍頻點的輻射。低頻段包絡性的浮高很可能是DC電源線上的輻射。
2,處理措施
處理1:HDMI線採用兩端帶磁環線材。
處理2:HDMI CLK 上串電感並電容,通過LC電路濾除高頻干擾。
處理3:軟體上在眼圖不超標的前提下,儘量降低HDMI的驅動能力。
處理4:電源上串共模電感,濾除電源上的高頻干擾。
處理5:電源上串共模電感,濾除電源上的高頻干擾。
處理6:CPU DDR DCDC通過遮罩罩罩在遮罩罩內部。
處理5:優化Layout走線。
3,處理結果
測試通過。
最後,提問:
電腦主機板,元器件和線路都裸☆禁☆露在外面。
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