单片机MEC设计的四个误区

单片机系统在工业,民用产品中越来越广,它将以往用硬件来实现的功能通过软件来完成,体积小巧,功能丰富,智能化程度高,但存在可靠性等许多新问题。从emc(电磁兼容)理论方面分析单片机设计,不难发现许多误区,然而这些误区在工程设计中广泛存在。
误区一:电源部分加电源滤波器能提供mec性能
任何系统设计中,电源部分设计尤为重要,常常在电源变压器前加滤波器来抑制电磁干扰,常见的滤波器电路:
双∏型滤波器
上图就是双∏型滤波器,c0专用于旁路差模干扰,对降低交流电源输入的差模干扰有较好的效果,但是要注意,滤波器设计参数谐振频率要远小于打扰频率,不然不仅不能抑制干扰,反而会放大干扰。所有用滤波器本身没有问题,但是滤波器参数至关重要;有许多过程设计中尽管采用了滤波器而且成本不低,但是,emc还是通不过,原因大多在此。
误区二:光偶器件隔离打扰很彻底
光偶器件内部
光偶器件是比较常用的隔离器件,许多开关量引到控制装置都要加光偶隔离,以切断输入传导干扰;比较典型应用就是通讯接口,很多设计者认为只要加了光偶器件,干扰就过不去,被彻底切断了,其实不是这样的;其实光偶只能隔离传导干扰,隔离不断辐射干扰等;因为辐射干扰时通过空间传播,最常见的设计就是,pcb将光偶的输入输出布局在一起,这时干扰不会通过光偶器件传过去,但是很容易通过输入感应到输出电路。所以光偶的pcb布局很重要,不然起不到效果;其次,光偶的隔离干扰能力有限,只能在1 kv左右,那么在mec的脉冲群测试,施加几千伏的干扰信号,光偶器件是没办法隔离的;
误区三:器件封装形式不影响mec性能
插件型
贴片型
目前常见ic封装有插件的和贴片的,一般会觉得插件和贴片区别就是焊接方式不一样,性能都差不多,其实不然;pcb上每个器件都存在天线效应,导电部分越大天线效应就越强,所以,封装小的器件天线效应就弱,所以设计时候,尽肯能采用小封装的器件,能用贴片的就不用插件的封装的器件;另外天线效应还跟工作环路电流有关,减小工作环路电流,可以提高emc性能;实际上,不仅ic是这样,电阻电容也要遵循这样的规则,封装小的比封装大的mec性能要好;但前提得先保证封装满足设计性能需求;
误区四:pcb布线要横平竖直
pcb布线横平竖直
说到pcb布线,很多设计者都知道一个经验,横平竖直,只要空间允许,走线粗比细好;但是这些经验在mec这里好像已经过时了;
单片机系统设计比较常见,其mec性能显的十分关键;虽然单片机大部分电路频率不高,但是mec测试的干扰频率会很高,所以在设计过程中要注意一下几点;
1. 部分器件走线保持足够距离
有可能出现耦合或者辐射的线组要保持足够距离,常见的有,滤波器输入输出,光偶的输入输出,交流电源线与信号线等;
2. 走线较长的要加滤波
pcb走线要尽量短,部分不得已走的长线,要在合理的位置添加滤波电路,比如常用的c,rc,lc等低通滤波;
3. 除电源,地线外的线不能太粗,能用细不用粗。
pcb上每条走线都是信号载体,又是接收空间辐射干扰的天线,走线越长,越粗,天线效应就越强;
4. 保持良好地线层
良好地线层,共模耦合比较小,也不会因环流产生的天线效应,能使mei以最短的路径进入地线而消失。所有pcb部件很重要,地线尤为重要,单面板地线要完整尽量多;双面板,尽量有一面做为地线层;多面板,要求一层专门做为地线层;
总结:单片机系统设计中,mec设计相当重要,影响设备性能,我们要在设计中不断总结经验不断学习,以便后期更好的提高设计系统mec性能;

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