معلومات

تقنيات تصميم EMC

تقنيات تصميم EMC


ليس من الصعب جدًا تنفيذ تقنيات تصميم EMC الجيدة إذا تم تقديمها في المراحل الأولى من التصميم. إذا كانت هناك حاجة لإجراء تعديلات لاحقًا في التصميم لتلبية متطلبات EMC ، فسيصبح الأمر أكثر صعوبة.

يتبع تصميم EMC من المراحل الأولى للمشروع بعض مناهج التصميم المباشرة والمفهومة.

تصميم EMC - بعض الأساسيات

عند النظر في أي مشروع ، تعتبر معايير تصميم التوافق الكهرومغناطيسي مهمة: أي دائرة إلكترونية تحتوي على إشارات تتغير في المستوى ستميل إلى إشعاع بعض الطاقة مثل أي توصيلات ، وستعمل الأسلاك كهوائيات مشعة ، مهما كانت قصيرة. وبالمثل ، سوف تميل الدوائر إلى التقاط الإشارات المشعة من أجهزة الإرسال الأخرى سواء كانت هذه المصادر ترسل عن قصد أم لا.

يحتاج تصميم التوافق الكهرومغناطيسي أيضًا إلى استيعاب أي اقتران سعوي واستقرائي جنبًا إلى جنب مع الانبعاثات غير المرغوب فيها التي يمكن إجراؤها على طول الخطوط المشتركة التي تذهب إلى كلا عنصري المعدات. يمكن أن يشمل ذلك الخطوط الأرضية أيضًا.

يمكن أن تمنع مشاكل التداخل الكهرومغناطيسي ، EMI ، الأجزاء المجاورة من المعدات الإلكترونية من العمل جنبًا إلى جنب. مع النمو الهائل في استخدام المعدات الإلكترونية ، أصبحت مشكلة التوافق الكهرومغناطيسي هذه موضوعًا مهمًا بشكل خاص.

نتيجة لذلك ، من الضروري تصميم EMC منذ بداية مشروع تطوير الإلكترونيات الجديد وتنفيذ تقنيات التصميم المختلفة لـ EMC في المفهوم الكامل للمنتج. فقط من خلال مراعاة تصميم جوانب التوافق الكهرومغناطيسي في مراحل المفهوم للتطوير ، يمكن تنفيذ أي احتياطات بشكل صحيح.

في السنوات الماضية ، قد تمنع أجهزة الإرسال أجهزة التلفزيون المحلية من عرض صورتها. في أسوأ الحالات ، يمكن أن تختفي الصورة بأكملها ، أو قد يكون هناك بعض النقش على الصورة. مع هذه الأمثلة والعديد من الأمثلة الأخرى لنتائج التنظيم السيئ للتوافق الكهرومغناطيسي التي أصبحت أكثر انتشارًا ، أصبح من الضروري تحسين الأمور. الآن مع المعدات الإلكترونية الحديثة ، من الممكن تشغيل الهواتف المحمولة والأجهزة اللاسلكية الأخرى بالقرب من أي معدات إلكترونية تقريبًا بتأثير ضئيل أو معدوم. وقد تحقق ذلك من خلال التأكد من أن المعدات لا تصدر انبعاثات غير مرغوب فيها ، وكذلك جعل المعدات أقل عرضة لإشعاع التردد اللاسلكي. بهذه الطريقة ، حققت جوانب التصميم الخاصة بـ EMC مكاسب كبيرة في عالم اليوم حيث يتم استخدام كمية هائلة من المعدات الإلكترونية.

تصميم للامتثال EMC

عند تصميم بطاقة دائرة إلكترونية ، من الضروري اتخاذ عدد من الاحتياطات لضمان تلبية متطلبات أداء EMC الخاصة بها. ستكون محاولة إصلاح أداء التوافق الكهرومغناطيسي بمجرد تصميم الدائرة وبناؤها أكثر صعوبة وتكلفة. وفقًا لذلك ، هناك عدد من المجالات التي يمكن معالجتها أثناء التصميم لضمان تحسين أداء التوافق الكهرومغناطيسي:

  • تصميم الدوائر للحد الأدنى من الإشعاع
  • مرشحات EMC
  • تقسيم الدائرة
  • التأريض
  • الضميمة المفحوصة
  • تم فحص الخطوط والكابلات

من خلال اعتماد هذه الاحتياطات ، يمكن تحسين أداء EMC للدائرة بشكل كبير. ومع ذلك ، فإنها ستظل بحاجة إلى الخضوع لاختبار التوافق الكهرومغناطيسي للتأكد من أنها تلبي الأداء المطلوب.

تصميم دائرة EMC للحد الأدنى من الإشعاع

واحدة من المجالات الرئيسية التي يجب أن تؤخذ في الاعتبار للامتثال EMC / EMI هي الانبعاثات المشعة من الترددات الراديوية الناشئة عن توصيل الكابلات وقابلية استقبال التداخل. لقد وجد أنها تشكل مسار الاقتران الرئيسي للتداخل في أي منتج. غالبًا ما تحتاج هذه الكابلات إلى حمل إشارات عالية التردد وبيانات محتملة ، ويمكن أن يمثل ذلك بعض التحديات من حيث تحسين أداء EMC / EMI.

سيستقبل أي كابل إشارات ويشعها ، خاصةً عندما يقترب من ربع طول الموجة ، أو مضاعفها الفردي لأنه يشكل دائرة طنين. ومع ذلك ، حتى عندما يقترب الكبل من هذه الأطوال ، فإن التوافق الكهرومغناطيسي ، يمكن أن يكون EMC مشكلة.

أحد الحلول هو تصفية الكابلات التي تدخل وتخرج من الوحدة. في حين أن هذا يقلل من مستوى EMI ، إلا أنه قد يؤدي أيضًا إلى تدهور أداء الدائرة. إذا كانت هناك حاجة إلى نقل بيانات عالية السرعة ، فستتم إزالة أي حواف حادة بواسطة المرشحات ، وفي أسوأ الحالات ، قد يتم تخفيف الإشارة إلى درجة لا يعمل بها النظام. وبالتالي قد يلزم إجراء توازن دقيق للمرشح بين أداء المعدات والتوافق الكهرومغناطيسي ومتطلبات EMC.

في هذه الظروف ، يمكن نقل الإشارات بتنسيق تفاضلي. يمكن بعد ذلك بناء كبلات الإشارة كزوج مجدول ، ويمكن حتى فحصها. وبهذه الطريقة يمكن حمل الإشارة عالية التردد ، ولكن يتم تقليل قابليتها للإشعاع والاستقبال ، لأن أي شيء يتم استقباله سيظهر على كلا الخطين ويلغي. بالإضافة إلى أن الإشعاع لا يحدث لنفس السبب.

تصميم EMC: المرشحات

تم بالفعل ذكر إمكانية إدخال مرشحات EMC. يمكن أن تشكل أداة مفيدة لمهندس EMC لاستخدامها في العديد من الحالات. تعتبر مرشحات EMC مفيدة بشكل خاص للخطوط التي تحمل إشارات منخفضة التردد فقط. تعتبر كبلات إدخال الطاقة أو الخطوط الأخرى التي تحمل جهد الحالة مرشحة بشكل جيد للتصفية. هنا يمكن لمرشحات التوافق الكهرومغناطيسي إزالة أي مكونات عالية التردد ، تاركًا العناصر ذات التردد المنخفض على الخط والتي لن تشع كثيرًا.

يجب وضع مرشحات EMC عند نقطة الدخول إلى الوحدة ، ويجب ربطها بإحكام بالهيكل. وبهذه الطريقة لا يمكن لأي إشارات أن تدخل الوحدة وتشع فيها قبل إزالتها بواسطة الفلتر.

تصميم EMC: تقسيم الدائرة

يعد هذا العنصر من تصميم الدائرة مهمًا لضمان أن الدائرة يمكنها اجتياز اختبار التوافق الكهرومغناطيسي الخاص بها. يجب أن يتم إنجازه في المراحل المبكرة جدًا من التصميم نظرًا لحقيقة أنه يحكم الهيكل الكامل للدائرة والبناء الميكانيكي.

تتمثل المرحلة الأولى من عملية التقسيم في فصل الدائرة إلى مناطق حرجة وغير حرجة في التوافق الكهرومغناطيسي. التوافق الكهرومغناطيسي ، المجالات الحرجة في التوافق الكهرومغناطيسي هي تلك المناطق التي تحتوي على مصادر للإشعاع ، أو قد تكون عرضة للإشعاع. قد تشتمل هذه المناطق على دوائر تحتوي على دوائر عالية التردد ودوائر تماثلية منخفضة المستوى ومنطق عالي السرعة بما في ذلك دوائر المعالجات الدقيقة.

مناطق EMC غير الحرجة هي تلك التي تحتوي على مناطق من غير المحتمل أن تشع إشارات أو تكون عرضة للإشعاع. الدوائر بما في ذلك إمدادات الطاقة الخطية (وليس إمدادات الطاقة في وضع التبديل) ودوائر السرعة البطيئة وما شابه ذلك.

بمجرد اكتمال هذا الإجراء ، يمكن تنفيذ تخطيط التصميم. يمكن فحص المناطق الحرجة أو الحساسة أو إضافة عوامل التصفية حسب الضرورة في الواجهات لمنع إشعاع EMI ، أو لحماية هذه الدوائر من تأثيرات التداخل الكهرومغناطيسي.

من خلال عزل المناطق الحرجة في التوافق الكهرومغناطيسي ، من الممكن إضافة التدابير ذات الصلة في كل من المراحل الأولية من التصميم ، أو ربما لاحقًا. يوفر وجود واجهة إمكانية تحسين الأداء العام لتلبية اختبار EMC. قد يؤدي ذلك إلى إضافة المزيد من عمليات التصفية والفرز وما إلى ذلك ، أو قد يتيح إجراء تخفيضات في التكلفة إذا لم تكن هناك حاجة إلى بعض التدابير.

التأريض

يعتبر مخطط التأريض داخل الوحدة ذا أهمية خاصة لأداء التوافق الكهرومغناطيسي. يمكن أن يؤدي التأريض السيئ إلى حلقات أرضية يمكن أن تؤدي بدورها إلى إشعاع الإشارات أو التقاطها داخل الوحدة وبالتالي ضعف التوافق الكهرومغناطيسي ، ونتائج أداء EMC.

للمساعدة في ضمان عمل نظام التأريض أو التأريض بشكل مرضٍ ، يجدر مراعاة وظيفته. يمكن القول إنه مسار يمكّن التيار من العودة إلى مصدره. من الواضح أنه يجب أن يكون لها مقاومة منخفضة ، ويجب أن تكون مباشرة أيضًا. قد تؤدي أي حلقات أو انحرافات إلى ظهور تأثيرات زائفة يمكن أن تؤدي إلى مشاكل التوافق الكهرومغناطيسي.

تخطيط أنظمة الأرض أو التأريض ليس بالأمر الهين. إنه أكثر تحديًا مما يبدو ، ولكنه ضروري لأداء EMC الجيد. يجب الإبقاء على الأطوال عند الحد الأدنى لأن الترددات الأعلى من بضعة كيلوهرتز فقط ، تسود الممانعة المحاثة ، وتحدث أطوال بضعة سنتيمترات فرقًا كبيرًا ، حتى عند الترددات المنخفضة.

للتغلب على هذه التأثيرات ، يجب استخدام الأسلاك السميكة إن أمكن ، ويجب استخدام الطائرات الأرضية على لوحات الدوائر المطبوعة. يجب تشغيل المسارات الحرجة فوق مستوى الأرض ، ويجب توجيهها بحيث لا تواجه أي فواصل في المستوى الأرضي. في بعض الأحيان يكون من الضروري وجود فتحة أو كسر في مستوى أرضي ، وفي حالة حدوث ذلك ، يجب توجيه مسار حرج فوق المستوى ، حتى لو جعله أطول قليلاً.

يمكن اعتماد هذه الأساليب وغيرها لضمان أن نظام التأريض قادر على تقليل مشاكل التوافق الكهرومغناطيسي إلى الحد الأدنى. يجب التفكير بشكل كبير في الأساس ، حيث قد لا يكون من السهل تغييره في وقت لاحق.

الضميمة المفحوصة

على الرغم من أن العبوات التي تم فحصها قد لا تكون خيارًا مفضلًا من وجهة نظر التكلفة ، فإن وضع الوحدة في حاوية موصلة مؤرضة سيحسن الأداء بشكل كبير. يمكن بعد ذلك إجراء جميع عمليات الترشيح في هذا السطح البيني وسيوفر الجدار الموصل حاجزًا للإشعاع ، وبالتالي تحسين كل من الانبعاثات وعناصر الحساسية لأداء التوافق الكهرومغناطيسي.

عندما تكون التكلفة وربما الجماليات مهمة ، فمن الممكن رش داخل الخزانات بطلاء موصل ، على الرغم من أن مستوى الغربلة المقدمة لن يكون جيدًا كما لو تم استخدام علبة معدنية موصلة بالكامل. عندما تكون المستويات العالية من أداء التوافق الكهرومغناطيسي مطلوبة ، يجب توخي الحذر لاختيار حالة لا يتم فيها اختراق استمرارية الشاشة. يجب أن تتكون العلبة بشكل مثالي من أقل عدد ممكن من العناصر. في كل مفصل سيكون هناك احتمال مرور الإشعاع. عند حدوث المفاصل ، يجب أن تكون ضيقة قدر الإمكان ويجب أن يكون لها استمرارية جيدة فيما بينها.

لا تقدم بعض العلب المعدنية التي تستخدم أسلوب البناء الجاهز بألواح الألمنيوم المؤكسد أداء EMC جيدًا ، على الرغم من أنها أكثر إرضاءً من الناحية الجمالية من بعض حالات RF الضيقة. يجب تحقيق التوازن بناءً على الأداء المطلوب واختبارات التوافق الكهرومغناطيسي التي يجب إجراؤها.

تم فحص الخطوط والكابلات

عندما تحتاج الخطوط والكابلات إلى المرور إلى أو خارج الوحدة ، يمكن فحص الكابلات لمنع أي إشعاع من الإشارات التي يتم نقلها أو التقاط الإشارات الخارجية. ومع ذلك ، عند الحاجة إلى كبلات تم فحصها لتطبيقات التوافق الكهرومغناطيسي EMC ، يجب ربط الشاشة بأرض إشارة الجهاز بمجرد دخولها الوحدة ، وإلا فقد يتم إشعاع الإشارات غير المرغوب فيها أو التقاطها وهذا من شأنه أن يضر بالتوافق مع التوافق الكهرومغناطيسي.

يعد التوافق الكهرومغناطيسي وأداء EMC من المعدات الإلكترونية اليوم ذا أهمية كبيرة ونتيجة لذلك من الضروري تصميم EMC. من أجل تمكين الوحدة من اجتياز اختبار التوافق الكهرومغناطيسي الخاص بها ووضعها في السوق ، من الضروري أن تتوافق مع التوجيهات واللوائح المعمول بها. لكي تكون الوحدة ناجحة ، من الضروري أن يتم تصميمها لتوفير مستوى عالٍ من التوافق الكهرومغناطيسي وأداء EMC وتقليل EMI.


شاهد الفيديو: احمد فاضل - ذبحني الليل فيديو كليب حصري. 2015 (قد 2021).