您的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中最大的挑戰(zhàn)是什么？相信幾乎有一半的工程師回答都會(huì)選擇電磁干擾和電磁兼容（EMI/EMC）設(shè)計(jì)，事實(shí)上這也是國內(nèi)某知名媒體所做的工程師設(shè)計(jì)能力分析幾年下來的一個(gè)幾乎不變的結(jié)果。“隨著開關(guān)頻率的提高，系統(tǒng)的EMC設(shè)計(jì)難度越來越大。”很多系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師在處理采用開關(guān)電源的系統(tǒng)EMI問題時(shí)，都有這樣令人頭疼的問題。然而，不僅電源開關(guān)管的頻率提高對(duì)EMI產(chǎn)生很大的影響，隨著系統(tǒng)的小型化、接口器件和處理器等半導(dǎo)體器件的運(yùn)行頻率迅速提高，電磁干擾問題也有增無減。
同樣的問題還出現(xiàn)在電路保護(hù)設(shè)計(jì)上。集成電路制造工藝技術(shù)的不斷發(fā)展、高速數(shù)據(jù)傳輸接口的大行其道，使得包括ESD在內(nèi)的電路保護(hù)變得日益困難。對(duì)更快處理速度和更高功能密度的強(qiáng)烈需求，推動(dòng)當(dāng)前半導(dǎo)體工藝進(jìn)入后40納米時(shí)代，IC芯片體積越來越小、密度越來越高、功能越來越復(fù)雜，使其更易遭受ESD、過壓及過流的損害。
以上的兩個(gè)問題幾乎對(duì)于所有的電子產(chǎn)品來說都無可回避，而且還必須面對(duì)區(qū)域市場不同的驗(yàn)證測試標(biāo)準(zhǔn)，例如針對(duì)電磁兼容就有中國的3C、美國FCC認(rèn)證，針對(duì)產(chǎn)品安全的中國3C、歐盟CE認(rèn)證、美國UL認(rèn)證等，而對(duì)于國內(nèi)軍工行業(yè)來說還必須面對(duì)更嚴(yán)格的國軍標(biāo)系列標(biāo)準(zhǔn)體系的考驗(yàn)。“在電磁兼容設(shè)計(jì)領(lǐng)域，測試經(jīng)驗(yàn)比設(shè)備更重要。” 西部電子論壇總策劃師/電子元件技術(shù)網(wǎng)首席執(zhí)行官劉杰博士指出。為此，與中國（成都）電子展（CEF）同期舉辦的第五屆電磁兼容論壇和第五屆電路保護(hù)設(shè)計(jì)論壇特別加強(qiáng)了相關(guān)的主題策劃，更強(qiáng)調(diào)工程設(shè)計(jì)實(shí)踐指導(dǎo)性，特別邀請(qǐng)了多位國外EMC標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)的專家主講。“利用專家的建議、方案分享、經(jīng)驗(yàn)介紹，并通過展會(huì)中上百家國內(nèi)外相關(guān)器件及方案的領(lǐng)導(dǎo)廠商、測試測量儀表提供商的相關(guān)產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn)您EMI/EMC及電路保護(hù)設(shè)計(jì)的一站式需求。”劉杰表示。
圖1：EMI/EMC設(shè)計(jì)一直是工程師的主要挑戰(zhàn)。（資料來源：EETimes-China）
電磁兼容設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)一個(gè)都不能少
隨著電子設(shè)計(jì)高速、高可靠性和小型化的發(fā)展趨勢，電磁兼容問題在電路設(shè)計(jì)和測試中愈顯突出。新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)保條例也在推動(dòng)電磁兼容技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展。越來越多的工程師面臨著元器件選型、電路板設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)，以及系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)等多層面的電磁兼容設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。“很多企業(yè)并不熟悉具體的檢測標(biāo)準(zhǔn)，因此導(dǎo)致新產(chǎn)品在EMI/EMC測試時(shí)通過率偏低，增加了企業(yè)的成本。”某測試測量解決方案全球領(lǐng)導(dǎo)廠商[c1] 的負(fù)責(zé)人針對(duì)國內(nèi)電磁兼容設(shè)計(jì)現(xiàn)狀指出，該公司將在中國（成都）電子展展出針對(duì)EMI/EMC測試需求的多種最佳儀器儀表解決方案。
除了熟悉相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，電磁兼容和低噪聲設(shè)計(jì)還需要綜合考慮器件本身的性能、寄生參數(shù)、產(chǎn)品的性能要求、成本以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的每一個(gè)功能模塊，通過布局布線優(yōu)化、增加去耦電容、磁珠、磁環(huán)、屏蔽、PCB諧振抑制等措施來確保EMI在控制范圍內(nèi)，需要工程師具有良好的理論基礎(chǔ)并具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。事實(shí)上，電路EMC設(shè)計(jì)目前已經(jīng)有了大量的各類設(shè)計(jì)工具（SPICE系列設(shè)計(jì)工具、EMC設(shè)計(jì)檢查、磁場分析等），而且主要的EMC器件提供商也提供了模擬和特性分析軟件，恰當(dāng)利用這些工具可以有效提高EMC設(shè)計(jì)。此外，如何正確選擇和使用零部件也是非常關(guān)鍵的因素，工程師需要及時(shí)熟悉當(dāng)前的主流技術(shù)和最新的產(chǎn)品。
特別針對(duì)國內(nèi)工程師缺乏EMC系統(tǒng)規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)以及不熟悉歐盟相關(guān)的EMC標(biāo)準(zhǔn)，在第五屆電磁兼容設(shè)計(jì)技術(shù)研討會(huì)中特別引入兩位重量級(jí)國際EMC技術(shù)專家Franz Joachim博士和 Dip-Ing Gerd Jeromin，兩位分別為歐共體EMC標(biāo)準(zhǔn)組織成員和歐洲委員會(huì)EMC工作組成員，他們將主講《無線電/通信設(shè)備中EMC規(guī)劃和歐洲標(biāo)準(zhǔn)》在內(nèi)的系列講座，詳細(xì)講解無線電和通信設(shè)備的EMC挑戰(zhàn)、系統(tǒng)解決思路和辦法、無線電/通信設(shè)備中EMC規(guī)劃和歐洲標(biāo)準(zhǔn)等多個(gè)實(shí)戰(zhàn)主題，進(jìn)行精彩分享。
對(duì)缺乏經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工程師來說，如何迅速提高相關(guān)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、有效利用這些工具以及掌握最新技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢非常重要。本屆電磁兼容論壇還力邀全球EMC領(lǐng)域的頂級(jí)企業(yè)（包括太陽誘電、村田制作所等）的高級(jí)專家分享關(guān)于抗干擾系統(tǒng)設(shè)計(jì)和電路實(shí)現(xiàn)、EMC元器件選擇與電路設(shè)計(jì)、EMI屏蔽與濾波技術(shù)、單片機(jī)噪聲抑制、EMC測試條件與手段等方面的內(nèi)容。重量級(jí)專家及全球電磁兼容技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)首次聚首四川，是西南地區(qū)工程技術(shù)屆人士提升專業(yè)知識(shí)及與世界級(jí)專家交流互動(dòng)的絕佳機(jī)會(huì)。
電路保護(hù)，器件選型很重要
集成電路制造工藝技術(shù)的不斷發(fā)展、高速數(shù)據(jù)傳輸接口無處不在，芯片體積越來越小、功率密度越來越高、功能越來越復(fù)雜，使得電路更易遭受ESD、過壓及過流的損害，全球每年僅花費(fèi)在ESD方面的成本高達(dá)數(shù)十億美元之巨。圖2中的數(shù)據(jù)或許更具說服力和視覺沖擊力：如果有更恰當(dāng)?shù)碾娐繁Ｗo(hù)設(shè)計(jì)，僅在美國每年幾乎可以減少近1/4的汽車起火事故（約6萬起事故）。
圖2：美國汽車火災(zāi)近1/4是由電氣原因引起（資料來源：泰科電子）。
在當(dāng)前半導(dǎo)體發(fā)展日新月異的新形勢下，工程師面對(duì)不斷變化的電路保護(hù)設(shè)計(jì)環(huán)境。以USB3.0接口的應(yīng)用為例，目前主要的手機(jī)OEM廠商都有內(nèi)部關(guān)于USB端口的過壓保護(hù)要求，以保證USB端口可以承受16V到24V的電壓。USB3.0過流保護(hù)方面，由于USB3.0規(guī)定單一負(fù)載的工作電流由USB2.0規(guī)定的100mA提升為150mA，標(biāo)準(zhǔn)電路保護(hù)方案必須支持每個(gè)端口最小900mA的電流。此外，過電流保護(hù)必須滿足發(fā)生故障時(shí)在60s內(nèi)將故障電流限制在5A以下。同樣， HDMI1.3標(biāo)準(zhǔn)將早期HDMI1.0-1.2的數(shù)據(jù)傳輸速率提高了一倍，達(dá)到每對(duì)差分信號(hào)3.4Gbps；新型DisplayPort接口也正在被許多個(gè)人電腦、監(jiān)視器、投影儀等視頻相關(guān)設(shè)備所采用，DisplayPort接口速率高達(dá)2.7Gbps；硬盤驅(qū)動(dòng)器、電腦和機(jī)頂盒廠家正在向E-SATA (外部串行ATA)標(biāo)準(zhǔn)看齊，把它作為在存儲(chǔ)設(shè)備之間傳遞視頻的快速方式，最新SATA3.0標(biāo)準(zhǔn)最新定義的最高傳輸帶寬將高達(dá)6Gbps......這些新型標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用都面臨高等級(jí)ESD保護(hù)的獨(dú)特需求，而這些可能是以前的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所不用考慮的環(huán)節(jié)。
除了了解這些技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢外，更重要的是掌握因應(yīng)的技術(shù)方案和設(shè)計(jì)手段，以及當(dāng)前主流的器件。本屆中國（成都）電子展主辦方針對(duì)這些設(shè)計(jì)現(xiàn)狀和趨勢，在同期召開的第五屆電路保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)研討會(huì)中邀請(qǐng)了國際、國內(nèi)主流廠商一線技術(shù)專家與大家分享過壓保護(hù)器件趨勢與應(yīng)用、熔斷器選擇與應(yīng)用、高速電子線路ESD防護(hù)、電路保護(hù)器件性能比較、雷擊與過電壓保護(hù)、半導(dǎo)體電路保護(hù)方案等方面內(nèi)容，并就電路保護(hù)技術(shù)發(fā)展與設(shè)計(jì)技巧發(fā)起專題討論。這些專家包括來自全球最大電路保護(hù)技術(shù)公司Bourns、Littelfuse和AEM科技、世界第一無源與分立半導(dǎo)體技術(shù)公司Vishay、日本最大的無源元件技術(shù)公司村田制作所和太陽誘電，以及國內(nèi)實(shí)力技術(shù)公司，如順絡(luò)電子、蘇州泰斯特和檳城電子等。同時(shí)，絕大部分企業(yè)還會(huì)將他們最新的產(chǎn)品在展會(huì)中首次在西部與業(yè)界面對(duì)面展示。企業(yè)如此多的國際及國內(nèi)電路保護(hù)巨頭聚首西部，堪稱西部第一次。 ■
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