第15篇 EMC概述(3) 什么是电磁兼容性(EMC)?

了解实例,就可以深入理解其重要性

 

大家好!我是ROHM的稻垣。

第15篇将具体介绍电磁兼容性(EMC)现象。本文的主角也是半导体集成电路(IC)。

首先是电磁干扰(EMI: Electromagnetic Interference,发射)的一个例子。假设这是半导体集成电路(IC)使用开关技术工作、并且印刷电路板(PCB)上的EMC措施不充分的情况。如果EMI滤波器的设计不好,比如低通滤波器(LPF)的截止频率高于开关频率的1/10,在这种情况下,如果使半导体集成电路(IC)工作,则可能会发生:

・其周围配置的AM/FM收音机功能的接收灵敏度变差,并且会出现哔哔嘎嘎之类的噪声

・通过Bluetooth连接的设备断开连接

・智能手机上的视频播放中断

等现象。

接下来是电磁敏感性(EMS: Electromagnetic Susceptibility, 抗扰度)的一个例子。这是半导体集成电路(IC)附近有电磁噪声、而且这种噪声带来不良后果的一种情况。该示例也是假设印刷电路板(PCB)上的EMC措施不足的情况:没有噪声滤波器,或者即使有,其频率特性也不能充分抑制电磁噪声。在这种情况下,可能会发生:

・差分运算放大器(Op Amp)的工作点通常应该是VCC(电源电压)/2的偏置电压,但却会变为VCC附近或GND附近的电压。

・在数据通信用半导体集成电路(IC)的数据收发过程中,只在产生电磁噪声时接收到的数据会发生反转

・在低电压数字电路(包括CPU和存储器)中,只在产生电磁噪声时控制逻辑引发错误

等问题。

可能单凭上一篇中符合/不符合电磁兼容性(EMC)国际标准的描述很难具体理解,但通过实际的例子,就可以理解这些问题都与严重的干扰和误动作息息相关。因此,与电磁兼容性(EMC)相关的现象是非常重要的,尤其对于航空航天、医疗、车载等可能会有生命危险的产品和元器件来说,这类情况是绝对不能发生的。正是为了进行充分的验证并提供安全放心的产品和元器件,从元器件制造商到终端产品制造商,各行各业的工程师们都在努力研究电磁兼容性(EMC)。

那么为什么直到如今电磁兼容性(EMC)还是如此受关注呢?

对于电磁干扰(EMI)来说,与工作频率的日益提高有很大关系。与很久以前100MHz被视为超高速的时代不同,如今产品工作频率为1GHz~10GHz的情况并不少见。当然,其谐波分量是电磁干扰(EMI)的源头,因此电磁干扰(EMI)的频段范围变得更宽。此外,频率越高,越容易产生辐射,因此需要更加注意。

对于电磁敏感性(EMS)来说,电源电压下降是影响因素之一。5V逻辑和0.9V逻辑相比,它们的H电压和L电压之间的电压差(VIH/VIL)完全不同。如果电源电压低,对电磁噪声的抵抗力就会降低。

而且,构成半导体集成电路(IC)的元器件数量也逐年增加。如今是在一枚硅芯片上能够配置5亿~10亿个晶体管的时代了。因此,出现电磁兼容性(EMC)问题的位置更多,概率也更高。随着微细化和高度集成化的发展,根据摩尔定律,未来,只要半导体集成电路(IC)的集成度继续提高,电磁兼容性(EMC)问题就会继续恶化。

在现场,工程师们已经深切意识到,过去不用格外注意电磁兼容性(EMC)也没有问题,但是对于最近的产品和元器件来说,一旦不好好处理电磁兼容性(EMC)问题,就会产生严重的后果。因此准确地说,现在的状况不是“正在关注”而是“不得不关注”,这样说可能更接近现实。

从下一篇开始,我打算开始介绍“EMC计算方法和EMC仿真”,这是与电磁兼容性(EMC)的设计和深入实践相关的实用内容。敬请期待!

感谢您阅读本文。

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