EMI和安全:危险、风险和设计,以避免他们

“安全”这个词可以有数十甚至数百,非正式和正式的含义。一个两岁的孩子寻求安全的他或她的父母的怀抱。某人陷入严重的风暴寻求提供的安全避难所。工业和制造工厂,无休止地追求安全已成为一个优先级。

在这些例子中,需要“可靠性”和“风险”的机会似乎“安全的代名词。“可靠性、风险和安全问题也携手并进,当我们讨论的影响,对电子系统电磁干扰(EMI)。这些问题成为进一步放大,当我们处理关键系统用于交通、医疗、能源生产和其他关键领域。

EMI、EMS和EMC

当我们和PCB设计和电子系统时,我们似乎总是试图找到方法来消除电磁干扰(EMI)。EMI的破坏性的电磁能量从一个设备传送到另一个从一个设备到另一个。当我们使用电子系统,应用电磁兼容的原则,寻找区域似乎容易受到电磁干扰。

手机、焊工、汽车和其它设备产生电磁干扰。在设备层面,EMI来源包括微控制器、微处理器,发射器,机电继电器和开关电源。使用微控制器作为一个例子,时钟电路控制器产生宽频带内噪声包含谐波干扰,300兆赫。EMI夫妇到电路通过导体,辐射电场和磁场。

相比之下,电磁敏感性(EMS)代表的数量对电子放电性能免疫力(ESD),电子干扰,激增造成的闪电,电磁波,电快速瞬变(EFT)。

ANSI电磁兼容性(EMC)定义为:

“电气和电子系统的能力、设备和设备操作在一个预定的电磁环境在一个定义的安全裕度,没有痛苦或由于电磁干扰造成不可接受的损害。”(ANSI c64.14 - 1992)。

EMI、EMC标准

电磁干扰可以防止系统执行关键功能。EMI-caused问题在一个医疗器械可以中断生物医学信息的交换或错误报告给员工关于病人的情况。医疗器械的易感性EMI的影响范围从RFID医疗设备电磁兼容性的助听器,电动轮椅,电动摩托车。

EMI问题的程度和对消费者的影响,工业和军事应用可以通过广泛的电磁干扰和电磁兼容标准。机构包括联邦通信委员会(FCC),国际标准组织(ISO)、国际电工委员会(IEC),美国国家标准协会(ANSI),设备和放射卫生中心(CDRH),和许多其他机构建立了电磁干扰和电磁兼容的基本相关标准的要求。

这些标准封面设计要求,排放测试和免疫测试。作为一个例子,IEC 61508显示,设计要求必须包含EMI水平所需的信息。标准的进一步说明技术和措施来控制系统的失败。在另一个例子,IEC 60601-1-2覆盖医疗设备安全的一般要求和电磁兼容性。

排放测试测量设备的数量和类型产生的噪音。免疫测定标准(与IEC 1000-4-4和IEC 1000-4-4的主题中列出设备不同的噪声频率和措施的能力容忍噪声的设备快速瞬变和辐射电磁场。下表描述了几个测试发射和免疫力。

确定电磁干扰危害和风险

自1990年代初以来,日益复杂的组件和系统加上试图节约成本利润率增加3分贝噪音引起的电子设备。模拟电路有一个安全边缘对应设备的信噪比。而数字电路有较大的安全裕度,收缩幅度,因为低压逻辑和数字应用程序故障的影响。如果EMI中断精确数字电路开关,一个系统可以停滞或出现故障。在更高的带宽与设备操作,噪音排放和电路易感性增加。

标准和的结合设计最佳实践随着复杂性的增加减少风险的目的。因为EMI能危害关键应用,风险评估还包括风险评估和评估风险概率。我们将风险定义为任何能产生危害,然后再考虑水平和严重程度的伤害。当我们考虑风险,我们认识到并不是所有的危害产生相同级别的伤害,然后确定危害发生的概率。

危害和风险评估包括环境,系统的设计和应用。电路设计和组件的选择、电磁干扰影响危害发生的概率。当你设计一个电路,你必须认识到如何消除或减轻EMI实现风险水平较低。识别潜在的安全隐患和需求以及EMI提要的风险到电路的设计和生产过程和产品。

电气危害在电路设计中对占很重要

使用设计最佳实践来避免EMI

你的PCB设计应该实现的信号完整性的目的。这一目标还有助于建立一个电路,拒绝EMI和具有良好的电磁兼容性。获得EMC需要整个产品从研究多氯联苯和电源电缆和附件。你的设计应确保数字和模拟电路之间的兼容性,精心设计的布局和识别需要良好的接地和保护实践。EMC设计涉及减少辐射排放和增加辐射免疫通过很低阻抗路径返回一个连续的平面图和添加输入/输出保护电路和功率信号。

获得通过保持信号完整性发生噪音水平远低于信号水平。数字电路的噪声容限应该留在毫伏范围。再进一步,你必须保持EMI微伏和微安范围的排放水平。为了完成这些EMC目标,高速信号必须有适当的终止妊娠。您可以使用微分信号减少排放和去耦电容器电源插脚处,以减少开关噪声。

此外,你必须控制阻抗电路设计。你可以通过慢源终端阻抗控制信号和通过一个连续的返回路径从平面到平面上。使用去耦电容器当你的信号穿过分割平面。在设计你的PCB布局,确定关键的痕迹,可以变得容易受到电磁干扰。这些痕迹包括进入或离开PCB线路,线路,高速时钟和数据信息,模拟输入线,和数字线。

使用节奏工具布局和分析电路的需求有一些你可以做最好的选择,尤其是当工作在EMI和安全问题。节奏的快板PCB编辑器使可能的设计规则检查和布局管理,你需要让你的设计安全生产。

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