赛盛技术EMC技术期刊201905（初稿）

        

期刊摘要

赛盛技术动态 行业技术动态 EMC工程设计 EMC检测技术 EMC能力提升 EMC技术研讨

赛盛技术动态

赛盛技术检测中心二期工程项目正式启动

二期工程建设周期预期为3个月，工程结束后赛盛技术检测中心的能力范围将可以完全覆盖汽车电子电气部件的电磁兼容测试需求，进一步满足汽车领域客户的认证保障需求。同时将检测能力将延伸到国军标GJB151B与民航飞机电子部件电磁兼容要求标准DO-160G系列的部分测试项目，如：RE102、CE102、RS103、CS114等必备项目，进一步实现赛盛技术在电磁兼容领域为客户提供全方位服务的企业承诺！

EMC行业动态

正文为5号微软雅黑体

我国高等教育中的电磁兼容专业状况简介

六月是我国传统的高考月，同时近期由于中美贸易摩擦以及美国对我国高科技企业的技术打压等因素，大家都比较关心我国的教育问题与科技创新问题。电磁兼容作为一门综合类学科，小到芯片和电子电路，大到电子设备和复杂的大型系统，都离不开电磁兼容。电磁兼容技术对计算机、5G通信、IT网络、物联网、新能源汽车、舰船、航空航天、国防等国家支柱型产业的发展起着决定性的作用。那么电磁兼容在我国高等教育院校中的相关专业状况如何？本文对我国含电磁兼容相关专业的情况做一个简单的介绍，也期望更多地年轻人投入电磁兼容事业中来，为我国芯片产业、汽车产业、国防工业做出自己的贡献。

电磁兼容它不建立自己的系统，而是在其它系统中发挥作用。它的研究领域包括源的特性、传播与建模、抗干扰能力、测量以及系统内与系统间的电磁兼容性。早期我国高校中并没有电磁兼容的学科设置，在我国制约电磁兼容发展的最重要问题是在高等教育学科目录及有关代码中无位置，为此老一辈的电磁兼容工作者（如：高攸纲、张林昌等老先生）在推进电磁兼容技术列入我国高等教育学科目录付出过巨大的努力。

目前我国高校中，电磁兼容技术通常划归电磁场与微波技术专业。此专业主要从事电磁场理论、微波技术及其工程应用研究。下面就我国高校中的电磁兼容相关或相近 专业做简单介绍（排名不分先后），给大家提供信息参考，也希望能有更多的优秀人才投入到电磁兼容技术研究领域中，共同推进我国的电磁兼容技术发展。

北京交通大学电磁兼容试验室

北京交通大学电磁兼容实验室成立于1982年，是全国高校和铁路部门中成立最早的电磁兼容研究机构，1997年由铁道部电务局批准成立了铁道部电务设备电磁兼容检测中心。1999年与中国计量科学研究院联合成立的“中北电磁兼容联合实验室”于2001年由中国实验室国家认可委员会（CNAL）正式评定为 “国家认可实验室”，主要开展电工、电子产品的电磁兼容性能的检测和认证工作。北京交通大学电磁兼容实验室是全国无线电干扰标准化委员会（对口国际无线电干扰特别委员CISPR）成员单位；ITU-R（国际电信联盟无线通信研究组）国内对口研究组成员。

实验室支持“通信与信息系统”、“交通信息工程与控制”、“电磁场与微波技术”三个博士点。实验室在电磁兼容领域积累了多年的教学与科研经验，开设《电磁场与电磁兼容》、《天线与电波传播》课程。其中，《电磁场与电磁兼容》已经建设为北京交通大学优质课程。

实验室每年10多名研究生取得硕士、博士学位，为我国的轨道交通系统的安全运行和发展提供了人才和技术支撑。

北京邮电大学

l                      电磁辐射信息安全与射频技术

多年来，积极推动电磁兼容与无线通信、计算机、生物电子等学科的交叉发展研究，重点开展的研究工作包括：先进信息获取与处理、电磁环境与信息安全、电磁超介质材料与微波器件、电磁仿生技术等，取得众多科研成果，处于国内领先水平。

l                      环境电磁学、电磁兼容及电磁辐射信息安全技术

该研究方向主要包括电磁脉冲（包括雷电及核电磁脉冲等）作用机理及其对各种设备的影响；强电线（高压输电线及高速电气化铁道触线）对弱电设备的耦合，弱电设备之间的电磁干扰；电磁兼容的电磁场理论与关键技术的数值建模和仿真计算技术研究；计算机电磁能量泄射机理、电磁辐射产生的信息安全危害与防护的研究；电磁干扰防护措施（屏蔽、隔离、接地与滤波）的设计、研制与安装；电磁兼容可行性研究；电磁兼容性设计及测试；高速数字电子设备电磁兼容设计，自适应干扰对消技术；电磁环境对人类及生态的影响；电磁环境预测；大城市电磁环境监测；地震电磁现象等。

中国舰船研究设计中心（701所）

中国舰船研究设计中心是我国从事舰船研究设计的国防核心科研事业单位，被誉为“战舰摇篮”。本部位于湖北省武汉市繁华市区，在上海市设有分部。

本中心由多学科﹑多专业的优秀人才组成，博士、硕士占专业技术人员的60%以上，其中包括中国工程院院士2名，享受国务院政府专项津贴专家50余人，全国级劳模15人，国家级专家组成员50余人，多人获评国家特殊贡献专家、全国先进工作者、全国优秀科技工作者等荣誉。

本中心下设有总体研究室（部）、专业研究室。建有电磁兼容性、声隐身技术国防重点实验室，拥有船舶与海洋工程和机械工程博士后流动站，拥有船舶与海洋结构物设计制造专业博士学位授予点，船舶与海洋结构物设计制造、舰船电磁兼容技术、工程力学专业硕士学位授予点。先后多次获得国家科技进步特等奖、一等奖；连续多年获全国文明单位称号、湖北省最佳文明单位称号；荣获全国先进基层党组织称号；是全国“五一”劳动奖状获得单位，国防科技工业军工文化建设示范单位。

西安电子科技大学：

西安电子科大的电磁场与微波技术专业属于国家级重点学科，建有天线与微波技术国家重点实验室，电工电子国家工科基础课程教学基地，1996年被教育部批准为“211工程”重点建设学科，2000年获教育部批准设立“长江学者特聘教授岗位”。本学科着力于结合电磁场与微波技术领域新发展，研究天线与微波技术的理论与应用，着重开展天线与微波关键技术的基础性研究，为我国的国民经济现代化和国防科学技术的现代化服务。特别是在计算微波与计算电磁学、电磁兼容、先进天线设计理论、天线测量新技术、电磁散射、天线隐身、非线性理论及其在电磁学中的新应用等领域科研工作一些方面取得一定的突破。

清华大学

微波与天线研究所依托于“微波与数字通信技术国家重点实验室”和“清华信息科学与技术国家实验室（筹）”，于2010年从通信与微波研究所中分离出来，现有教职员工9名，其中教授4名，副教授1名，讲师与工程师3名，行政人员1名。微波与天线研究所现有硕士研究生和博士研究生34人。

研究所承担多项国家重点科研项目，包括国家自然科学基金重大项目、973重点基础研究项目、863重大项目、国家科技重大专项等。

研究所在本科生课程中开设《电磁场与波》的核心课程，《微波技术》、《天线原理》、《微波电路设计》等专业限选课，帮助学生掌握电磁场与微波技术领域的基础理论知识和科学实践方法。在研究生课程中开设《高等电磁理论》、《电磁场数值算法》、《现代天线新技术》等课程，培养学生深入学习电磁场与微波技术领域前沿理论和技术，并独立进行科研实践的能力。

微波与天线研究所以电磁场与微波技术的研究内容为核心，面向无线通信、航空航天、电子对抗、射频芯片等新兴或正在蓬勃发展的产业的需求，提倡科学研究与应用实践的相互结合和促进，突出基础理论研究和电磁应用系统开发的相互带动，在天线与天线阵列设计、智能天线系统、电磁场数值算法、集成芯片片上互连、电波传播等方面进行了大量的研究和实践工作，并获得了优异的成果。

华中科技大学

华中科技大学的电工理论与电磁新技术系于2014年3月由原“电磁新技术系”“电工理论与新技术系”“电气测量工程系”三个系合并成立。目前共有教师34人，其中教授11人（长江学者1人，杰青1人，863专家1人），副教授15人，讲师8人。

科研方向有放电等离子体理论及应用、超导应用技术、脉冲功率技术、电气信息测量、电磁场理论及其应用和电能质量分析等。拥有全国唯一320kA匝高精度的直流大电流检测装置。获得国家科技进步二等奖1项，教育部科研优秀成果一等奖1项，湖北省自然科学奖一等奖1项。

该学科在电磁理论与新技术方面有着深厚的研究基础和技术积累，开展了大量关键技术的探索工作，研究方向涵盖电磁兼容与测量、电磁发射与防护、无线电能传输技术、超导电工与特种储能装置等，在多个方面取得了突破性进展，多项技术处于国内领先水平，为国防建设提供了重要的技术储备。

浙江大学

 浙江大学信息与电子工程学院（简称信电学院）源自上世纪三十年代初浙江大学电机系中的一个学科分组电信组，1952年全国院系调整前，浙大电机系设有无线电通讯及广播本科专业。1960年无线电、电真空、半导体三个专业从电机系分出，正式成立无线电工程系。信电学院建有电子科学与技术、信息与通信工程2个一级学科，建有物理电子学、电路与系统、微电子学与固体电子学、电磁场与微波技术、通信与信息系统、信号与信息处理6个二级学科。

电子科技大学（成都）

电子科学与工程学院（示范性微电子学院）成立于2018年1月，是由原电子工程学院、原微电子与固体电子学院（示范性微电子学院）和原物理电子学院电子科学与技术学科所属相关方向合并组建；其前身可溯源至成电建校之初就已建立的无线电系（二系）、无线电零件系（三系）和电子器件系（五系）。

学院设有工科试验班（电子工程类）、集成电路设计与集成系统2个本科招考方向。工科试验班（电子工程类）按大类招生，包含微电子科学与工程（国家特色专业）、电子科学与技术（国家特色专业）、电磁场与无线技术（国家特色专业）、电波传播与天线（国防紧缺特色专业）4个专业。

学院拥有电子薄膜与集成器件国家重点实验室、电磁辐射控制材料国家工程技术研究中心等4个国家级科研平台；拥有微波材料与器件学科、微波毫米波与太赫兹电子学（培育）等5个高等学校创新引智基地（111计划）；拥有太赫兹技术教育部重点实验室、微波毫米波工程技术研究中心、太赫兹科学技术四川省重点实验室等4个省部级研究平台。形成了以“军事电子”、“基础研究”和“产学研合作”三足鼎立的科研格局。

上海交通大学

上海交通大学电子科学与技术一级学科起源于1908年设立的交通大学电机专科，于2001年获得一级学科博士学位授予权。下属的电路与系统、电磁场与微波技术和微电子学与固体电子学二级学科先后于1985、1987和1998年获得二级学科博士学位授予权。

电磁场与微波技术二级学科于2001年、2007年连续被评为全国重点学科。本学位授予点覆盖的主要研究方向包括：（1）高速电路理论与芯片设计。主要研究高速电路信号/电源完整性问题，片上系统设计方法学，加密与卫星导航专用芯片设计等。（2）微纳米电子器件与微系统。主要研究微细加工技术，微纳米电子器件，微机电系统等。（3）导波光学与光器件。主要研究光互连与超大容量光纤通信系统、超高速光信息处理 光电子器件和集成化技术，光纤传感技术和显示照明技术等。（4）电磁场与微波技术。主要研究电磁场理论与计算方法，新型微波电路与器件，新型天线，电磁兼容与防护技术，射频系统级封装技术等。

   本学位授予点依托2个国家级重点实验室、1个国家工程实验室和2个教育部重点实验室，还依托2个国家级教学基地，研究与人才培养的实验设施先进。

西安交通大学

西安交通大学电气工程学院前身是创建于1908年南洋公学（交通大学前身）的电机专科，是我国高等教育创办最早的电工学科。学院目前主体学科为电气工程国家一级重点学科，并涵盖控制科学与工程、仪器科学与技术两个一级学科。

学院以国家重大需求及国际学科前沿为导向，保持了电机与电器、高电压与绝缘技术、电力系统及其自动化3个国家重点二级学科的优势地位，并拥有电力电子与电力传动、电工理论与新技术2个优势学科博士点。在此基础上凝练出了智能电气器件及系统、电磁环境科学与技术、电力经济技术与运行管理、风力发电及分布式电源和脉冲功率与放电等离子体技术等五个学科方向，不仅服务于电力设备制造、特高压和智能电网的建设，而且向国防、空间、深海、生物、医学等国家重点领域延伸。

东南大学

东南大学电磁兼容研究室成立于1992年，源于1965年成立的电子设备结构专业。研究领域包括：电磁兼容性标准符合性检测专用测试设备研究、电磁兼容性功能材料的测试方法研究、瞬态电磁干扰的耦合机理及防护技术、电磁环境效应测试评估技术、电子设备的电磁兼容性设计等。

研究室建有5米法电磁兼容性暗室和配套的控制室、功放室和传导室，建有符合GB 6113 可接受准则的开阔试验场，自主研制成功的混波室、吉赫兹横电磁波室等电磁兼容测试装置，拥有仪器设备总价值逾1000万元。研究室现为江苏省南京“无线谷”电磁兼容公共技术服务中心，是“江苏省电磁兼容专业测试中心”的牵头单位、首批“南京市开放实验室”，也是iNARTE（国际无线电、通讯与电磁协会）在中国的首个电磁兼容工程师认证培训、考试中心。研究室几十年来坚持以机电融合为特色、以国家需求为牵引，超前培养出千余名国家急需的电磁兼容专业人才。东南大学是国内同时参加电磁兼容国家标准和电磁兼容国家军用标准制定的唯一高校，自1981年起主持或参与制定了一系列电磁兼容性国家标准和国家军用标准。

近年研究室完成国家自然科学基金、预研基金、航空基金等纵向课题10余项，主持和参与制定电磁兼容性国家标准和国家军用标准7 项，研究成果获省部级科技进步奖2项。

北京航空航天大学

北京航空航天大学电磁兼容与电磁环境专业是自主设立的前沿交叉学科，该学科以特种飞行器电磁兼容性设计和评估为研究对象，研究全机电磁兼容总体量化设计新方法、武器平台电磁兼容建模方法、系统电磁兼容行为级仿真方法和有源干扰对消技术等。研究电磁兼容试验系统集成和检测技术、电磁环境效能和系统电磁兼容可靠性等理论与技术。为信息战特种武器装备的研制提供了重大技术支撑和保障。目前，从事该学科研究有教授2名、副教授5名、博士后3名、其他青年教师2名。

该学科瞄准国家新一代航空航天平台重大需求，国防重大项目支持下，开展了电磁兼容性设计和系统电磁兼容试验方法研究，尤其是系统级电磁兼容设计方法。完成了包括××干扰机、××预警机等13个国家重点型号工程的电磁兼容设计任务；完成了我军第一个陆军地面常规武器装备的系统级电磁兼容试验系统建设。该学科的研究工作获得了包括国家科学技术进步二等奖在内的多个重大奖项。

北京航空航天大学电磁兼容实验室是北京航空航天大学（简称北航）直属研究所，行政隶属于北航电子信息工程学院，一级学科为电子科学与技术。在教育部“211工程”、国家“985计划”、国家自然科学基金、航空基金、国防基金、教育部优秀青年奖励基金、教育部优秀回国人员奖励基金、中国博士后基金、国防重大型号研制及高新工程条件保障建设等支持下，研究所已经形成以复杂电磁环境下EMC设计、检测与评估、系统级电磁兼容测试系统研制和电磁兼容测试方法研究、特种天线设计、雷达目标特性分析、射频识别技术等为发展方向的研究格局，具备了坚实的学术研究基础和丰富的工程实践经验，是国内独具特色的电磁兼容研究所。

美国密苏里大学

密苏里科技大学拥有全美排名第一的电磁兼容专业，密苏里科技大学电磁兼容实验室从90年代初起开拓性地建立了电磁兼容设计的理论基础和工程指南，20多年来一直坚持与产业界紧密合作，不仅给美国高科技企业培养了急需的电磁兼容人才，更是在第一手的产学研合作中积累了宝贵的工程经验。实验室的长期合作伙伴包括英特尔、IBM、苹果、福特、思科、三星电子、索尼、博世汽车、谷歌、波音、高通、LG电子、松下等世界知名企业。国内的华为也在2000年起成为了实验室的合作伙伴。

实验室于2009年成为美国国家科学基金会电磁兼容企业/高校联合科研中心，是美国国内所有这类产学研合作研究中心里唯一一个在电磁相关领域的研究中心。密苏里科技大学电磁兼容实验室现在有六名全职终身教授，其中三人是国际电气和电子工程师协会会士（IEEEFellow），八名研究教授，三名讲座教授，以及40多名硕士和博士研究生，具有雄厚的科研实力。在过去的二十多年，有超过180位研究生从实验室毕业。

目前实验室的科研方向涉及了电磁辐射和抗干扰、静电放电、信号完整性、电源完整性、射频干扰和射频失敏、芯片与新型封装技术、高速互联技术、近场扫描、电磁材料和无线测量等电磁兼容相关的领域。实验室的研究生来源于世界各国，以中国、印度和东欧学生为主。实验室的学生毕业时往往供不应求。实验室成立二十多年以来，所有的毕业生都找到了理想的工作。

总的来说，我国开设电磁兼容课程教学的大学比例并不高。这是由于过去二三十年计算机技术和数字电路的发展，电磁学失去了在年轻人中的吸引力，而电磁学本身在电子和计算机类技术中又是比较难的一门学科。电磁兼容跟今天的高速电路、无线通信、芯片设计等都息息相关，相信今后对电磁兼容人才，尤其是设计人才的需求还有一个大的发展。

随着我们国家的电子产业向高端不断升级，电磁兼容的设计方法、工具、规范和经验都是现在高端电子产业最急需的。技术的大变革既为电磁兼容提出了巨大挑战，也提供了更宽广的舞台。而且电磁兼容往往涉及到系统层面，涉及到多学科，会提供超过专业工程师层次的职业发展（比如说系统架构师，总设计师等），一定会吸引到更多的年轻人。

EMC工程设计

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EMC关键器件的重新认知：三端电容 / 无感电容

1.                      三端电容

三端子电容器是为改善二端子电容器的高频特性而对引线端子的形状进行改进后形成的陶瓷电容器。

Ø                      插件三端电容

如下图所示，插件三端子电容器在单侧引出两根引线端子。将两根引出的引线分别连接至电源和信号线的输入、输出端，将相反一侧接地，即可形成如右图所示的等效电路图。通过这种连接方式，两根引线侧的引线电感将不进入大地侧，由此可极大地减小接地电感。此外，由于两根引线侧的引线的电感作用类似T型滤波器的电感，能够起到降低干扰的作用。

Ø                      贴片三端电容器

与插件型的三端子电容器一样，瓷片电容器也可通过改变电极结构提高高频性能，下图为片状三端子电容器的结构概念图。

在芯片两端接地，夹住电介质，使贯通电极与接地电极交互层叠，从而形成类似于穿心电容器的结构。等效电路如右图所示，贯通电极的电感与其在引线型三端子电容器中的情况一样，起到类似于T型滤波器的电感的作用，因此可减小残留电感的影响。此外，由于接地端连接距离较短，因此该部分的电感也非常微小。并且由于接地端连接两端，因此呈并联连接状态，电感也将降低一半。

对片贴片三端子电容器与贴片二端子多层电容器的插入损耗特性进行了比较。两种元件的静电容量相同，因此在低频范围内特性相同。但是二端子电容器在频率超过10MHz后性能便开始下降，而三端子电容器则在超过100MHz后才会出现性能下降。

由于贴片三端子电容器在一定程度的高频范围内都不会出现性能下降，因此它适用于需要去除高频干扰的情况。

Ø                      三端贴片电容的PCB安装

片状三端子电容器虽名为三端，但实为四端结构，四端设计可减少接地端电感。但电气特性方面，无论哪个端子都具备相同电位，而引线型三端子电容器原本就为三端结构，因此贴片化后仍被称为"三端"。

贴片三端子电容器具贯通端子与接地端子，因此与普通的二端子电容器相比，安装方法有所不同，下图为安装示例：

将贴片三端子电容器作为旁路电容器安装时，需要注意电容端子的连接关系，注意电容的进出线关系，不可出现导致电源或信号直接短接或短接到地的情况。同时，为保持电容接地阻抗处于较低水平，必须尽量将接地模式短距离连接在稳定的接地层上，使用双面板与多层板时，推荐以通孔连接至接地层。

2.                      无感电容

定义：无感电容器的卷绕工艺是无感式卷烧结构，无感电容不是没有电感，而是电感很小。对于高频工作下的电容，电磁兼容滤波强调无感，其实是电感量很小，从这点来讲，几乎所有金属化薄膜电容都是无感电容。

一般来说，无感电容主要用于电路上的突波吸收，因为它是无感结构，因此具有非常好的突波浪涌吸收效果，无感电容特点：

无感电容的特点是dv/dt值比较大，即脉冲电流能力很强；

无感电容是用在高频电路的一种电容，此电容无管脚或管脚较短，常用于高频头，一般为pF级，所谓“无感”就是电容工作是不产生“电感”效应，或者说电容的电感效应影响很小。

EMC设计工程案例：高速差分线ESD解决方案

1.                      ESD器件防护原理

1.1.                      ESD防护器件

l                      TVS管（硅半导体）

瞬态抑制二极管简称TVS，是一种二极管形式的高效能保护器件，利用P-N结的反向击穿工作原理，将静电的高压脉冲导入地，从而保护了电器内部对静电敏感的元件。以TVS二极管为例：当瞬时电压超过电路正常工作电压后，TVS二极管便发生雪崩，提供给瞬时电流一个超低电阻通路，其结果是瞬时电流通过二极管被引开，避开被保护器件，并且在电压恢复正常值之前使被保护回路一直保持截止电压，当瞬时脉冲结束以后，TVS二极管自动恢复高阻状态。整个回路进入正常电压。TVS管的失效模式主要是短路，但当通过的过电流太大时，也可能造成TVS管被炸裂而开路。

TVS管有单向和双向两种，单向TVS管的特性与稳压二极管相似，双向TVS管的特性相当于两个稳压二极管反向串联，其I-V曲线特性图见下图，图中性能参数注解：

1、反向断态电压（截止电压）VDRM与反向漏电流IR：反向断态电压（截止电压）VDRM表示TVS管不导通的最高电压，在这个电压下只有很小的反向漏电流IR。

2、击穿电压VBR：TVS管通过规定的测试电流IT时的电压，这是表示TVS管导通的标志电压。

3、脉冲峰值电流IPP：TVS管允许通过的10/1000us波的最大峰值电流（8/20us波的峰值电流约为其5倍左右，8/20us是定义IPP脉冲波电流，参考下图），超过这个电流值就可能造成永久性损坏。在同一系列中，击穿电压越高的管子允许通过的峰值电流越小。

4、最大钳位电压VC：TVS管流过脉冲峰值电流IPP时两端所呈现的电压。

5、正向导通电压VF：TVS通过正向导通电流IF的压降。

6、P-N结电容Cj

图 1 TVS管I-V特性曲线图

1.2.                      ESD防护原理

利用防护器件I-V非线性特性，当有ESD发生时，防护器件迅速动作，吸收或泄放能量，将电压钳位到一定量级，从而保护后端电路器件不被损坏。

2.                      ESD器件结电容对传输质量的影响

2.1.                      器件结电容参数

用于信号传输电路保护时，一定要注意所传输信号的频率或传输速率。当信号频率或传输速率较高时，应选用低电容系列的管子。TVS结电容容值限制与信号传输速率对应关系如下图所示，结电容容值应不超过限制线。

图 2 TVS结电容容值限制线

当低电容系列不满足要求时，应通过串联高速二极管组成的桥电路降低结电容。

图 3 降低结电容桥电路

2.2.                      结电容对传输质量的影响

    在高频高速信号电路中，电路的特征阻抗较低，分布电容和分布电感对电路的阻抗匹配、信号质量会产生较大的影响，这要求设计的ESD防护电路具有很小的寄生参数，对信号质量和阻抗匹配产生最小的影响，即要保证高频信号尽量无损失地通过防护电路，同时ESD防护电路要对频谱的ESD信号具有较好的吸收和衰减性能，阻止ESD脉冲进入被保护电路。射频器件和高速数字IC内部的I/O端口一般无法直接设计ESD防护电路，防护电路的寄生参数（主要是结电容）将影响I/O端口的阻抗匹配、改变器件的频响特性。

3.                      高速差分线接口ESD防护方案

表 1 高速差分线接口ESD防护器件

3.1.                      RS485口ESD防护方案

图 4 RS485口防护电路图

l                      防护器件BV-SM712规格

表 2 防护器件BV-SM712规格

3.2.                      网口ESD防护方案

l                      百兆网口防护电路图

图 5 百兆网口防护电路图

l                      防护器件BV03CW规格

表 3 防护器件BV03CW规格

l                      千兆网口防护电路图

图 6 千兆网口防护电路图

l                      防护器件BV03CW规格

表 4 防护器件BV03CW规格

3.3.                      LVDS口ESD防护方案

l                      LVDS口防护电路图

图 7 LVDS口防护电路图

l                      防护器件BV-FK05U4CA（4对）、BV03CW（1对）规格

表 5 防护器件BV-FK05U4CA、BV03CW规格

3.4.                      HDMI口ESD防护方案

l                      HDMI口防护电路图

图 8 HDMI口防护电路图

l                      防护器件BV-FK05U4CA规格

表 6 防护器件BV-FK05U4CA规格

3.5.                      USB2.0口ESD防护方案

l                      USB2.0口防护电路图

图 9 USB2.0防护电路图

l                      防护器件BV-SR05规格

表 7 防护器件BV-SR05规格

3.6.                      USB3.0口ESD防护方案

l                      USB3.0口防护电路图

图 10 USB3.0防护电路图

l                      防护器件BV-FK05U4CA规格

表 8 防护器件BV-FK05U4CA规格

4.                      附录

4.1.                      ESD产生原理

ESD是Electrostatic Discharge的缩写，即静电放电。静电是一种电能，它存在于物体表面，是正负电荷在局部失衡时产生的一种现象。静电现象是指电荷在产生与消失过程中所表现出的现象的总称。

一个充电的导体接近另一个导体时，就有可能发生ESD。首先，两个导体之间会建立一个很强的电场，产生由电场引起的击穿。两个导体之间的电压超过它们之间空气和绝缘介质的击穿电压时，就会产生电弧。在0.7ns到10ns的时间内，电弧电流会达到几十安培，有时甚至会超过100安培。电弧将一直维持直到两个导体接触短路或者电流低到不能维持电弧为止。

4.2.                      ESD放电模型

l                      人体放电模型（Human-Body Model, HBM）

人体放电模型（HBM）的ESD是指人体在地上走动摩擦或其他因素在人体上累积了静电，当此人去触碰IC时，人体上的静电便经由IC的pin脚进入IC内部，再经由IC内部放电到地。

放电过程会在几百ns的时间内产生数安培的瞬间放电电流，此电流可能会把IC内的元件给烧毁。

图 11 人体触碰IC对地放电图

图 12 人体放电模型电压电流随时间变化曲线

工业标准MIL-STD-883C method 3015.7中HBM的等效线路图，其中人体的等效电容定义为100pF，人体的等效放电电阻定位未1.5kΩ

图 13 人体放电模型工业标准测试等效线路图

表 9 人体放电模型工业标准测试耐压能力等级

l                      机器放电模型（Machine Model, MM）

机器放电模型的ESD是指机器本身也积累了静电，当此机器去触碰IC时，静电便经由IC的pin脚放电。

机器放电的放电过程时间更短，在几十ns的时间内会有数安培的瞬间放电电流产生。

工业标准EIAJ-IC-121 method 20的MM的等效电路图，其中机器的等效电容定义为200pF，机器的等效放电电阻为0Ω。

图 14 机器放电模型等效电路图

表 10 机器放电模型耐压能力等级分类

l                      元件充电模型（Charged-Device Model, CDM）

元件充电模型是指IC本身先因摩擦或其它因素而在IC内部累积了静电，但在静电累积的过程中IC并未损伤。在处理此IC的过程中，IC的pin脚触碰到了地，IC内部的静电便经由IC内部的pin脚流出来，而造成了放电现象。

此种模式的放电时间更短，仅约为几ns，而且放电现象更难以被真实的模拟。因为IC内部积累的静电会因IC内部的等效电容的不同而改变。

  

图 15 两种常见的元件充电模型放电图

图 16 元件充电模型放电等效电路图

表 11 元件充电模型测试标准

图 17 HBM, MM, CDM三种模型的放电电流比较图

l                      电场感应模型（Field-Induced Model, FIM）

FIM的静电放电是因电场感应而引起的。当IC因传输带或其它因素，经过一个电场时，其相对极性的电荷可能会从IC的pin脚排放掉，这样当IC通过电场以后，IC便累积了静电。此静电再以类似CDM放电模型的情况放电出来。

EMC设计知识：电磁兼容仿真技术眼中的PCB  EMC设计（三）

一、 PCB电磁兼容设计中的20H原则

20H原则的概念：设电源平面和地平面之间的介质厚度为H，若将电源平面内缩20H则可保证70%的电场限制在地平面边缘内，从而减小PCB边缘辐射。

仿真模型一：

仿真结果：

对于VCC-GND的两平面结构，采用20H原则结构的辐射比相同大小的电源/地平面结构的辐射要大很多，如3GHz处要约大12dB，20H原则对辐射抑制有负面影响。

仿真模型二：

仿真结果：

对于20H原则的PCB设计规则：

1、对于双平面结构，20H规则产生比正常结构更多的辐射； 

2、对于多平面结构，20H规则应用于内部平面，辐射基本没有变化； 

3、对于多平面结构，只有当VCC区域地过孔密度增加到一定程度（如每7.5mm2一个地过孔）时应用20H原则才能显著降低辐射。

EMC检测技术

正文为5号微软雅黑体

一、                      车载零部件传导发射电压法测试原理及测试布置图

（1）                      车载零部件传导发射电压法测试原理

传导发射（Conducted Emission）测试，通常也会被称为骚扰电压测试，只要有电源线的产品都会涉及到，包括许多直流供电产品，另外，信号/控制线在不少标准中也有传导发射的要求，通常用骚扰电压或骚扰电流的限值（两者有相互转换关系）来表示。而车载零部件传导发射电压法测试主要衡量车载零部件设备从电源端口向电源网络传输的骚扰，测试频宽为150KHz-108MHz（GB/T 18655-2018）。

（2）                      车载零部件传导发射电压法测试布置图

说明：

1——电源；2——人工网络；3——被测件；4——模拟负载；5——参考接地平面；6——电源线；7——低相对介电常数支撑物；8——优质同轴电缆；9——测量设备；10——屏蔽室；11——50Ω负载；12——壁板连接器；13——试验线束

图1.                       车载零部件传导发射电压法测试布置图

二、                      人工网络（AN）接地可靠性对车载零部件传导发射电压法测试的影响

（1）                      人工网络（AN）内部结构电路图

图2.                       5uH人工网络内部原理图

（2）                      人工网络（AN）两种接地方式的车载零部件传导电压法测试结果对比

1）       试验使用同一信号源，频率间隔为5MHz；

2）       试验人工网络（AN）两种接地方式如下图所示；

 

AN通过螺柱接地                               AN通过铜箔接地

3）       试验布置图；

图3.                       试验布置图

4）       试验数据比对；

表1.                       源测试数据比对

（3）                      试验结果结论分析

1）       通过上述实验数据比对可知，在保持单一变量的情况下，人工网络（AN）通过金属螺柱接地与通过铜箔接地的测试数据相同频点最大差异达5.58dB，而实验室传导骚扰测试不确定度为3.14dB，显然两种不同的接地方式会影响样品的测试结果；

2）       经分析产生差异的原因是铜箔有背胶导致人工网络（AN）接地片不能与接地平板良好搭接增加了人工网络（AN）的接地阻抗；而通过金属螺柱能够保证人工网络（AN）接地的可靠性；

3）       GB/T 18655-2018明确规定了“人工网络的接口地与参考接地平面间的直流电阻不应超过2.5mΩ”，可见人工网络（AN）接地可靠的重要性。因此人工网络（AN）应经过低阻抗金属螺柱与接地平板良好搭接，而且要定期清理接地处接地平板表面，防止因铜板表面氧化而导致接地不良好。

三、                      外置限幅器对车载零部件传导发射电压法测试的影响

（1）                      外置限幅器对EMC测试的作用

限幅器（Limiter）是指能按限定的范围削平信号电压波幅的电路，又称削波器。而在对大电流高电压（如车载PTC空调加热器、电机驱动器等）车载零部件电源端口进行传导发射测试或测试过程中接收机出现过载警告时，常常需要使用外置限幅器，主要为了对从人工网络（AN）端口采样到的较大的干扰电压进行限幅处理，防止较大的采样干扰电压直接对接收机造成损害。（为了确保测试数据的真实性，应在软件内部补偿相应的限幅器因子）

图4.                      限幅器

（2）                      试验对无外置限幅器、加10dB外置限幅器和加20dB外置限幅器的车载零部件传导发射电压法测试结果进行对比

1）       测试布置图；

图5.                      试验布置图

2）       测试数据；

图6.                      无限幅器