上一期我们讲述了安规方面的知识，但是从文章的阅读量来看，寥寥可数，可见小伙伴们还是对这个认证方面的要求不太感兴趣，又或者是不够重视，在这里我还是希望大家能理解产品的安规和EMC设计是贯穿我们整个产品设计全过程里都需要考虑的问题，如果在设计阶段没有这种意识，那到了开发后期，可能会造成成倍的整改资源投入和损失，甚至有可能导致项目的失败。上期所述的安规是其中一个设计关键，它是看的见摸得着的规则，只要遵守相关的规范设计和选型，基本上都不会有太大问题，但是本期所述的电磁兼容设计，则是看不见摸不着的东西，更多的需要理论+测试实践的支撑，它也是我们产品开发里一个非常难过的坎，评判一个普通工程师和高级工程师的差别，其中一个关键的指标就是你是否具备对EMC的系统设计能力；换句话说就是你设计出来的产品能顺利通过EMC的各项测试吗？
电磁兼容测试本质是用于检验我们所设计的产品能否抵抗住外部电磁信号对产品的影响，以及我们产品自身所产生的噪声对外部设备的影响有多大；通过规范制定规则的外部噪声信号（各种类型的干扰）来测试产品的抗扰度，同时也用相关的测量电路来检测从产品发射出来的噪声的情况；需要符合相关的国际、国内的规范标准，才能拿到相应市场的准入条件（证书），在国内主要是3C 证书；在国际上则主要是以欧洲的CE、美国的FCC为主，其他国家的规范也类似，差别不大。
不管是哪个国家的规范，其实都有相通之处，差异可能是在指标的大小和测试项目的多少上，我们暂时以测试项目相对完整的CE为例，它所参照的标准是IEC的国际电工组织的标准，测试项目是较齐全的，如下图所示：
EMC（电磁兼容）分为电磁干扰（EMI）和电磁抗干扰（EMS）两个部分，电磁干扰 EMI相关的项目包括 闪烁（Flicker）、谐波电流（Harmoics）、传导发射（CE）、辐射发射（RE）；而电磁抗干扰的项目则包括静电（ESD）、浪涌（Surge）、工频磁场（PMS）、电压跌落（DIP/i)、电快速瞬变脉冲群（EFT）、传导抗干扰（CS）、辐射抗扰度（RS）。注意：不同类型的产品在测试项目上是不一样的，需要再结合产品类型进行对应的项目选择。
EMC电磁兼容系统级设计是我们每个硬件工程师的必修课，那我们要怎么样迈过EMC这道坎呢？我把我的思路和经验给大家做一个总结：
1、立项期（PRD）：明确产品类别归属，查找确认好产品所需要满足的认证规范、标准；并把所有与之相关的测试项目列出清单；并把每个项目的测试标准、判定条件罗列出来；树立清晰的设计指标。
2、原理图设计：将每个电路功能模块里涉及EMC的部分，重点标识，对其输入、输出、防护要求标注清楚，并做好设计预留电路；典型的功能模块关键点有如下：
（1）电源的输入侧的 浪涌防护（防雷管、MOV、TVS管）、滤波电路（共模、差模）、防静电管。
（2）高速电路上的高频去耦、磁珠等预留器件；时钟相关器件（晶振、时钟线）等上的匹配器件。
（3）重点电路上的隔离设计；能源隔离、信号隔离
（4）端口器件的外壳接地电路设计。防护器件的接地设计，数字地、模拟地、电源地、机壳地的分类处理。
3、PCB设计：遵循PCB的EMC设计规则，一些较为典型的手段有以下：
（1）针对高速信号线、时钟线进行阻抗匹配设计。
（2）隔离处理高频信号线，大电流、强干扰信号线，远离模拟信号；把存在辐射可能性的信号线用GND进行隔离，必要时给强辐射电路模块进行屏蔽罩隔离设计。
（3）在产品的对外输入、输出端口上重点处理其信号，端口接口处信号线预留磁珠设计。
（4）输入输出端口是金属外壳的，外壳均需要做接地处理。
（5）划分板上电路模块、器件的高、低频属性，针对性解决不同功能模块所可能遇到的问题，通常在电源模块处主要是低频的传导、浪涌、谐波、电压跌落、EFT为主，而在MCU、LCD及外设部分则是以高频的辐射、静电、抗辐射为主，需要有重点的进行PCB布局，规划；防护器件就近放置。
（6）PCB layout的板层选择，叠层结构设计（多层板时特别关键），可考虑将辐射严重的放在中间层，外层用GND和VCC层屏蔽。
（7）铺地处理很关键，一个PCB设计，好的铺地及GND地孔设计，将大大降低板上走线的辐射强度。
4、测试阶段：将测试项目列出完整的测试用例，在开发阶段就模拟认证机构的测试环境来对样机进行测试（可能有些项目不具备条件），尽可能提前去找机构进行摸底测试；提前发现问题，进行整改，摸底测试通过后，再正式送检机构，这样一次性通过的几率大大提高；既节约开发时间又省钱。
5、整改：如果你设计的产品不幸没有通过初次的测试，别慌，仔细分析测试报告里Fail的项目，针对性的进行整改；
其实大体上EMC的问题都是可以通过“三板斧”来解决的；难就难在你是否能提前预估好困难，做好预留设计，这样你后期整改就可以方便很多，这就是为什么我在前面的电路设计时要求大家一定要做好预留电路设计的原因。
整改的三板斧我想大家也都是耳熟能详：滤波、屏蔽、接地；所有的EMC问题对策最终都可归结到这三个解决思路上来：
（1）低频类的传导问题，大多跟滤波电路和接地不合理有关，重点检查电源输入输出部分的滤波和接地处理。
（2）高频类的辐射问题，大多跟屏蔽和接地有关，如果做好了信号的屏蔽，尽量阻断高频辐射线路直接暴露在外部，包括产品对外连接的外部设备的线路，这些线路往往是把内部辐射干扰信号引出来的关键渠道。那么你会说怎样才能把这些高频辐射断掉呢，总不能不接外设线吧？
是的，不可能不连接外设的线路，所以在这些输入输出线路要预先保留好滤除高频干扰的磁珠、磁环等器件的位置，同时有条件还要选择采用带屏蔽层的通信线材，屏蔽层接地处理，把高频信号“包裹在内部”使其无法外泄出来；这个是封堵的办法；但这还不是最彻底的办法，最根本的是要找到辐射源，频率点，有针对性的去找出源头在哪里，做好源头处理工作。比如发现某些高速信号线辐射严重，通过LCD的排线耦合，辐射到外部；那这些高速线之所以辐射严重，还跟它的上升沿变化速率，过冲等有很大关系，这个就涉及到对这些数据线的信号进行匹配处理，先要解决板级的信号优化，并结合MCU使用这些数据线的通信速率综合来解决此问题。
EMC的设计是一个涉及多方面技术的系统工程，值得我们每个硬件工程师通过理论+实践的方式不断积累，积极提前防范，相信你只要明确了目标，用对了方法，就一定非常轻易的通过这个关。
欢迎小伙伴们能分享转发，请注明文章来源，尊重原创，拒绝抄袭！
点击进入本公众号主页，右上角关注本号，定期推送原创电路设计文章。
