【導(dǎo)讀】隨著電子產(chǎn)品集成度、處理器速度、開關(guān)速率和接口速率的不斷提升，電子產(chǎn)品ESD/EMI/EMC問題日益突出，尤其是當(dāng)手持電子設(shè)備向輕薄小巧方向發(fā)展而且產(chǎn)品功能不斷增加時(shí)，它們的輸入/輸出端口也隨之增多，導(dǎo)致靜電放電進(jìn)入系統(tǒng)并干擾或損壞集成電路，電路保護(hù)是最容易出現(xiàn)問題的部分，也是容易被忽略的問題。
在通信、消費(fèi)、軍工、航空航天等領(lǐng)域，ESD往往是引起電路失效的罪魁禍?zhǔn)祝^流過壓保護(hù)器件選擇、傳導(dǎo)輻射電磁干擾消除、EMC測(cè)試環(huán)境等問題成為工程師在設(shè)計(jì)時(shí)的難點(diǎn)，這些問題該怎么解決呢？
電路保護(hù)之器件選型
電路保護(hù)元器件通常包括過壓保護(hù)器件和過流保護(hù)器件兩種，工程師需要針對(duì)各種元器件的特點(diǎn)和不同的應(yīng)用類型進(jìn)行選擇。電子產(chǎn)品中，印制電路板的密度不斷提高，半導(dǎo)體元件和集成電路的工作電壓不斷降低，生產(chǎn)商就運(yùn)用表面貼裝技術(shù)、片式多層陶瓷技術(shù)、陣列技術(shù)等新技術(shù)開發(fā)小尺寸、滿足小電壓大電流電路保護(hù)需求的產(chǎn)品;可以預(yù)見，未來電子電力技術(shù)不斷發(fā)展，國內(nèi)外電路保護(hù)元器件生產(chǎn)商將繼續(xù)大力研發(fā)新產(chǎn)品、新技術(shù)，為各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域提供合適的、安全的電路保護(hù)元器件。
選擇適當(dāng)?shù)碾娐繁Ｗo(hù)器件是實(shí)現(xiàn)高效、可靠電路保護(hù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，涉及到電路保護(hù)器件的選型，我們就必須要知道各電路保護(hù)器件的作用。在選擇電路保護(hù)器件的時(shí)候我們要知道保護(hù)電路不應(yīng)干擾受保護(hù)電路的正常行為，此外，還必須防止任何電壓瞬態(tài)造成整個(gè)系統(tǒng)的重復(fù)性或非重復(fù)性的不穩(wěn)定行為，進(jìn)行多次模擬測(cè)試，從而實(shí)現(xiàn)電路防護(hù)方案的可靠性和實(shí)用性。
保護(hù)器件的選擇技巧
面對(duì)ESD、過壓、浪涌、過熱等現(xiàn)象帶來的巨大危害性，最新的電路保護(hù)器件除了需要關(guān)注伏安特性、保護(hù)級(jí)別等因素之外，還要考慮其他很多問題。比如電子設(shè)備越來越輕薄，為了符合尺寸的限制并在更小的占位面積中提供電路保護(hù)，保護(hù)器件制造商需要開發(fā)出尺寸更小的元器件，這就需要廠商不斷提高元器件的能量密度，當(dāng)電子設(shè)備接口速率不斷提升，為保證信號(hào)完整性就必須考慮保護(hù)器件電容的大小，保護(hù)方案必須緊隨接口發(fā)展的趨勢(shì)，確保接口的可靠性，同時(shí)還得保證保護(hù)元器件的耐沖擊次數(shù)、抗震、防潮等因素。
過流/壓保護(hù)器件
保護(hù)器件雖然種類繁多，從功能上講可以分為過流保護(hù)和過壓保護(hù)。最重要的過流保護(hù)器件是熔斷器，也叫保險(xiǎn)絲。它一般串聯(lián)在電路中，要求其電阻要小(功耗小)，當(dāng)電路正常工作時(shí)，它只相當(dāng)于一根導(dǎo)線，能夠長時(shí)間穩(wěn)定的導(dǎo)通電路，由于電源或外部干擾而發(fā)生電流波動(dòng)時(shí)，也應(yīng)能承受一定范圍的過載，只有當(dāng)電路中出現(xiàn)較大的過載電流(故障或短路)時(shí)，熔斷器才會(huì)動(dòng)作，通過斷開電流來保護(hù)電路的安全，以避免產(chǎn)品燒毀的危險(xiǎn)。
在熔斷器分?jǐn)嚯娐返倪^程中,由于電路電壓的存在,在熔體斷開的瞬間會(huì)發(fā)生電弧,高質(zhì)量的熔斷器應(yīng)該盡量避免這種飛弧;在分?jǐn)嚯娐泛?熔斷器應(yīng)能耐受加在兩端的電路電壓.熔斷器受脈沖損傷會(huì)逐步降低承受脈沖的能力,選用時(shí)需要考慮必要的安全余量;這個(gè)安全余量是指熔斷器的總?cè)蹟?動(dòng)作)時(shí)間，它是預(yù)飛弧時(shí)間和飛弧時(shí)間之和。
所以在選擇的時(shí)候需要留意它的熔斷特性和額定電流這個(gè)基本條件;另外安裝時(shí)要考慮熔斷器周邊的環(huán)境，熔斷器只有達(dá)到本身的熔化熱能值的時(shí)候才會(huì)熔斷，如果是在環(huán)境較冷的狀況下，它的熔斷時(shí)間會(huì)變化，這是使用時(shí)必須留意的。
EMC測(cè)試要點(diǎn)
電磁兼容性(EMC)是指設(shè)備或系統(tǒng)在電磁環(huán)境中性能不降級(jí)的狀態(tài)。EMC，一方面要求系統(tǒng)內(nèi)沒有嚴(yán)重的干擾源即設(shè)備在正常運(yùn)行過程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過一定的限值，另一方面要求設(shè)備或系統(tǒng)自身有較好的抗電磁干擾性即器具對(duì)所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。
EMC包括EMI及EMS兩部份：
1）EMI，電磁干擾，乃為機(jī)器本身在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中所產(chǎn)生不利于其它系統(tǒng)的電磁噪聲；
2）EMS乃指機(jī)器在執(zhí)行應(yīng)有功能的過程中不受周圍電磁環(huán)境影響的能力。
如何消除電磁干擾？
電磁干擾，是指電子設(shè)備自身工作過程中，產(chǎn)生的電磁波，對(duì)外發(fā)射，從而對(duì)設(shè)備其它部分或外部其它設(shè)備造成干擾。系統(tǒng)要發(fā)生電磁兼容性問題即電磁干擾,必須具備三個(gè)因素,就是電磁干擾源、耦合途徑、敏感設(shè)備。所以,在解決電磁干擾問題時(shí),要從這三個(gè)因素人手,對(duì)癥下藥,消除其中某一個(gè)因素,就能解決電磁兼容問題。常用的有效的方法有:接地技術(shù)、屏蔽技術(shù)、濾波技術(shù)。
1接地技術(shù)
接地技術(shù)可以分為工作接地、防雷接地和保護(hù)接地。
工作接地就是在低壓交流電網(wǎng)中就是將三相電源中的中性點(diǎn)直接接地。
在通信局(站)中，通常有兩種防雷接地:一種是為保護(hù)建筑物或天線不受雷擊而專設(shè)的避雷針防雷接地裝置，這是由建筑部門設(shè)計(jì)安裝的，另一種是為了防止雷擊過電壓對(duì)通信設(shè)備或電源設(shè)備的破壞需安裝避雷器而埋設(shè)的防雷接地裝置。
保護(hù)接地就是將受電設(shè)備在正常情況下與帶電部分絕緣的金屬外殼部分與接地裝置作良好的電氣連接。
2屏蔽技術(shù)
電路中的電磁屏蔽技術(shù)主要是在共同的電磁環(huán)境中進(jìn)行生存，通過運(yùn)用電磁干擾抑制技術(shù)防止在實(shí)際工作中收到其他因素的干擾，導(dǎo)致技術(shù)出現(xiàn)應(yīng)用不合理現(xiàn)象。
屏蔽技術(shù)主要是運(yùn)用完整的金屬屏蔽體將帶點(diǎn)導(dǎo)體包圍起來，提高屏蔽體的感應(yīng)能力，確保外側(cè)能夠出現(xiàn)與帶電導(dǎo)體相同的電荷，如果外側(cè)的電荷流入到大地，外側(cè)也不會(huì)出現(xiàn)電漏，而金屬屏蔽體導(dǎo)電性能越好，代表靜電的屏蔽效果越好，屏蔽技術(shù)需要通過接地起到屏蔽作用。
3濾波技術(shù)
濾波器是射頻系統(tǒng)中必不可少的關(guān)鍵部件之一，主要是用來作頻率選擇，讓需要的頻率信號(hào)通過而反射不需要的干擾頻率信號(hào)。
濾波技術(shù)主要分為信號(hào)濾波和EMI濾波：信號(hào)濾波是已知輸入和輸出阻抗時(shí)，在衰減帶外干擾的同時(shí)，保證通帶內(nèi)具有極低的插入損耗；EMI濾波是在期望的工作頻帶寬的范圍內(nèi)，端接阻抗的變化范圍會(huì)增大，其加載電流影響的插入損耗是由對(duì)外界干擾信號(hào)的抑制能力決定的。
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