接觸過很多無線充電公司的技術同行朋友,大家普遍困惑的是招不到技術好的工程師。一般聊著聊著就聊到了技術難題及工程師的培養,最后如果深入聊下去,總是大家關心的EMC設計及產品過認證的問題。
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以前也接觸了很多無線充電的朋友,也碰到了很多技術方面的大牛,但由于無線充電行業是一個新興的行業,很多企業技術方面主要還是新人較多,很多都是把芯片廠商的方案拿過來改改尺寸,動動布局就完了,并沒有深入理解電路及PCB布局、關鍵信號的考慮,走線的整體考慮、穩定性考慮、可靠性考慮及EMC設計考慮等問題。
技術行業有一句行話:“完成功能性能只完成了10%,還有90%的工作是EMC問題”,可以說真正的技術高手是EMC方面的高手,做出的東西不但可以工作,而是應該性能好且可以一次性通過各項認證。
碰到很多電子設計的朋友,問的問題是板子能否通過認證,其實對電子設計考慮來說,就是能否通過EMC認證。
由于EMC非常重要,特別是對無線充電的朋友來說,我把網上的一些文章整理了一下,共享給技術的朋友,主要是基礎原理層面的東西,具體操作層面的可能大家還需要深入研究、學習及咨詢相關認證公司的。
EMC(Electromagnetic Compatibility)中文是電磁兼容性,它包括兩方面的內容,通俗的講就是不能干擾人家,同時也不能被人家干擾,確保兩種情況都能正常工作或不出太大問題。
先簡單點,只介紹一下被干擾的情況下,是什么一個機理,我們的PCB板電路應該怎么處理,這個和我們的設計直接相關。因為很多干擾的問題都是可以在PCB板設計階段就考慮好EMC設計的,也是最有效的。
外部干擾系統主要通過兩個途徑過來,一個途徑是通過導線過來,叫傳導,一個通過空氣過來,叫輻射。見下圖:
解決傳導干擾(傳導騷擾)的問題,傳統一般是屏蔽,濾波和接地。把一些大功率波動的信號做好屏蔽,把關鍵信號做好隔離和濾波,最重要的是要解決好接地的問題,考慮好共地帶來的低彈的問題。
其實傳導還是比較好理解和解決的,重點是介紹一下輻射干擾的問題。
輻射分為兩類,共模輻射和差模輻射,正對共模和差模的概念,一般把線與地之間的輻射稱為共模輻射,線與線之間的輻射稱為差模輻射。
共模輻射的模型如下圖:
分析:
共模輻射等效為單極天線模型,公式中的K為輻射系數,f為干擾源頻率,I為共模電流,L為線的長度,R為干擾源里工作模塊(被干擾)的距離。根據公式我們知道,降低共模干擾的有哪些方式可以處理。
根據經驗,EMC大部分干擾問題為共模干擾問題,如我們測試時的電快速脈沖群EFT/B,ESD,傳導抗擾度測試等都是屬于共模干擾的情況,
差模輻射模型如下圖:
分析:
差模干擾等效為環形天線模型,公式中的K為差模干擾系數,f為干擾源頻率,I為差模電流,S為環路面積。根據公式,我們可以知道,減小環路面積S對減小差模干擾有幫助,因此我們在做PCB設計時應提前考慮大信號,大功率環路的面積問題,盡量減小環路面積達到減小共模干擾的目的。
有一定的模擬電路基礎的應該可以理解,具體的基礎知識自己查閱相關模擬基礎知識或電源相關的基礎知識就可以了。
相關EMC基礎及提高,推薦鄭軍奇老師的兩本書:
《電子產品設計EMC風險評估》,《EMC電磁兼容設計與測試案例分析》
后續有時間我們也會針對無線充電專門寫一篇EMC及PCB設計的分析和總結。
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