EMC对策与雷击防护

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1、刖B由于IC与LSI高速化与高度积体化，使得IC与LSI本身就成是巨犬的噪讯发生源，此外基于低耗电量的要求，即使IC与LSI低耗电化或是低噪讯化，从机器整体的角度观之，机器对外部的噪讯反而变得极端敏感，因此有必要开发可抑制EMC等电磁干扰的技术。噪讯对策可分为两种方式，一种是直接抑制噪讯，另一种方式是避免外部噪讯造成电磁性结合引发电路课动作，前者必需采取EMI对策，斤者则需采取EMS对策。在电磁噪讯充斥的环境下设计电子电路，除了成本tradeoff考量之外，概括性的对策手段摸索与理论的结合成为重要的手法，因此接着要深入探讨EMI与EMS的防护与对策。IC与LSI高速化与封装时的噪讯对策设计

2、电子电路时选用适合电路动作速度的逻辑IC非常重要，如果IC动作速度超过设计上的要求时，系统与机器的频宽会大幅増加(图1),抑制机器产生的噪讯变得亳无意义，而且更不易进行EMC对策。最近人部分的电子机器都使用高速低电压CMOSIC,若与以往帘用的TTLIC比较，CMOSIC反而更容易因噪讯造成电子电路淚动作。噪讯发生源通常是在电流变化(di/dt)很大的部位。CMOSIC是在switching产生大电流(过渡电流与充放电电流)变化时动作，此时若流入具冇冇限阻抗(impedance)的groundline(主耍是inductance成份)，该部位就会发生电压下降现象，而压降造所成电路误动作，会

3、因低电压IC的阀值越低越危险。相较之下高速IC的场合，即使是数ns的噪讯也会引发电路误动作，因此不论是设计电子电路或是封装设计，噪讯对策时必需注意以下要点：(a).电源与接地层低阻抗化双面电路某板对动作速度较低的数字电路，具有良好的低阻抗效应，因此接地可以采用如图2所示的网状(mesh)导线，如果能缩小电源•接地(ground)所形成的回路面积(looparea),即使受到外部磁界影响产生诱导电流，山于该电流会相互抵销，因此整体而言双面电路较不易受到外部磁界影响。不过短、粗是设计电源・接地导线的基木重要观念。复数导体时电源・接地的导线，则需避免岛状分布。高速為性能电路通常是采用多层电路板，

4、同时会将电源•接地作为better面，信号传输线路尤其是阻抗(impedance)为80Q左右时，最好使用microstripline结构设计，如此便可降低传输线路的阻抗值，进而可让送信端能使用具冇高驱动能力的IC组件。除此Z外为了使电路能充分发挥应冇特性与整介性，因此烏速窩频电路大多使用多层电路板。(b).Switching噪讯有关髙速数字电路中CMOSIC的时间延迟问题，ill+Bus是在某种tinning下同步进行switching,未作switching时虽然祇有数JJA的漏电(leak),不过当switching动作时CMOSIC电路的电流中含有贯穿电流与充放电电流成份，由于贯穿

5、电流与充放电电流会影响其它组件与电路，因此它是造成电路障碍的原因【计算实例1】有关贯穿电流的影响，假设CMOSIC为32位Bus都是从0开始变化成1,每个位的贯穿电流为1OmA,电源供给的电流Id:lD=32x10mA=320mA瞬间发生如此大的电流变化(di/dt),虽然导线的氏度很短，不过LSI内部宽度祇冇1pm以下微细导线的电压会急遽下降，造成LSI内部产生无法忽视的groundbounce现彖。上述计算实例祇考虑贯穿电流的影响，窃实上LSI内部流有充放电电流，该充放电电流随着动作频率不断变化，动作频率越高消耗电流越大。CMOSIC的消耗电流Pd可山下式求得：静态消耗电流lDD=Pd

6、/VDD。最近IC不朝朝向低电压低耗电量方向发展，假设电源电压从5V变成3.3V低电压时，耗电量减少程度可利川式(1)求得：Vdd2=(3.3V/5)2=0.44=44%亦即电源电压从5V变成3.3V低电压时，耗电量会降低44%。必需注意的是低电压化对IC/LSI的站立/下降时间儿乎亳无影响，电压变化(dv/dt)与高频噪讯冇直接关连，也就是说IC/LSI的低电压化，可以冇效减少IC/LSI本身的噪讯。【计算实例2】8位shiftresistor74HC164的规格如下:如上所述电源•接地pattern导线层内流冇贯穿电流、负载充放电电流、终端阻抗驱动电流所构成的高频电源电流，而且电源•接

7、地pattern导线层内还具有有限阻抗(impedance),如果switching动作电流流入电源•接地pattern导线层内时，就会因电压下降造成电路发生误动作。此外若用接口cable与外部机器设备连接时，接口cable会成为common放射的天线，造成其它机器受到干扰，换言之电源接地层内的高频电源电流是common放射的发射源，凶此common放射成为EMI对策的重要对彖之一。实施switching动作电流对策时的