您的電子產品設計中最大的挑戰是什么？相信幾乎有一半的工程師回答都會選擇電磁干擾和電磁兼容（EMI/EMC）設計，事實上這也是國內某知名媒體所做的工程師設計能力分析幾年下來的一個幾乎不變的結果。“隨著開關頻率的提高，系統的EMC設計難度越來越大。”很多系統設計工程師在處理采用開關電源的系統EMI問題時，都有這樣令人頭疼的問題。然而，不僅電源開關管的頻率提高對EMI產生很大的影響，隨著系統的小型化、接口器件和處理器等半導體器件的運行頻率迅速提高，電磁干擾問題也有增無減。
同樣的問題還出現在電路保護設計上。集成電路制造工藝技術的不斷發展、高速數據傳輸接口的大行其道，使得包括ESD在內的電路保護變得日益困難。對更快處理速度和更高功能密度的強烈需求，推動當前半導體工藝進入后40納米時代，IC芯片體積越來越小、密度越來越高、功能越來越復雜，使其更易遭受ESD、過壓及過流的損害。
以上的兩個問題幾乎對于所有的電子產品來說都無可回避，而且還必須面對區域市場不同的驗證測試標準，例如針對電磁兼容就有中國的3C、美國FCC認證，針對產品安全的中國3C、歐盟CE認證、美國UL認證等，而對于國內軍工行業來說還必須面對更嚴格的國軍標系列標準體系的考驗。“在電磁兼容設計領域，測試經驗比設備更重要。” 西部電子論壇總策劃師/電子元件技術網首席執行官劉杰博士指出。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設計論壇特別加強了相關的主題策劃，更強調工程設計實踐指導性，特別邀請了多位國外EMC標準協會的專家主講。“利用專家的建議、方案分享、經驗介紹，并通過展會中上百家國內外相關器件及方案的領導廠商、測試測量儀表提供商的相關產品，可以實現您EMI/EMC及電路保護設計的一站式需求。”劉杰表示。
圖1：EMI/EMC設計一直是工程師的主要挑戰。（資料來源：EETimes-China）
電磁兼容設計，標準和經驗一個都不能少
隨著電子設計高速、高可靠性和小型化的發展趨勢，電磁兼容問題在電路設計和測試中愈顯突出。新技術標準和環保條例也在推動電磁兼容技術應用領域的擴展。越來越多的工程師面臨著元器件選型、電路板設計、電路設計，以及系統級設計等多層面的電磁兼容設計挑戰。“很多企業并不熟悉具體的檢測標準，因此導致新產品在EMI/EMC測試時通過率偏低，增加了企業的成本。”某測試測量解決方案全球領導廠商[c1] 的負責人針對國內電磁兼容設計現狀指出，該公司將在中國（成都）電子展展出針對EMI/EMC測試需求的多種最佳儀器儀表解決方案。
除了熟悉相關標準，電磁兼容和低噪聲設計還需要綜合考慮器件本身的性能、寄生參數、產品的性能要求、成本以及系統設計中的每一個功能模塊，通過布局布線優化、增加去耦電容、磁珠、磁環、屏蔽、PCB諧振抑制等措施來確保EMI在控制范圍內，需要工程師具有良好的理論基礎并具有豐富的實踐經驗。事實上，電路EMC設計目前已經有了大量的各類設計工具（SPICE系列設計工具、EMC設計檢查、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，恰當利用這些工具可以有效提高EMC設計。此外，如何正確選擇和使用零部件也是非常關鍵的因素，工程師需要及時熟悉當前的主流技術和最新的產品。
特別針對國內工程師缺乏EMC系統規劃經驗以及不熟悉歐盟相關的EMC標準，在第五屆電磁兼容設計技術研討會中特別引入兩位重量級國際EMC技術專家Franz Joachim博士和 Dip-Ing Gerd Jeromin，兩位分別為歐共體EMC標準組織成員和歐洲委員會EMC工作組成員，他們將主講《無線電/通信設備中EMC規劃和歐洲標準》在內的系列講座，詳細講解無線電和通信設備的EMC挑戰、系統解決思路和辦法、無線電/通信設備中EMC規劃和歐洲標準等多個實戰主題，進行精彩分享。
對缺乏經驗的設計工程師來說，如何迅速提高相關的設計經驗、有效利用這些工具以及掌握最新技術和產品發展現狀和趨勢非常重要。本屆電磁兼容論壇還力邀全球EMC領域的頂級企業（包括太陽誘電、村田制作所等）的高級專家分享關于抗干擾系統設計和電路實現、EMC元器件選擇與電路設計、EMI屏蔽與濾波技術、單片機噪聲抑制、EMC測試條件與手段等方面的內容。重量級專家及全球電磁兼容技術領導企業首次聚首四川，是西南地區工程技術屆人士提升專業知識及與世界級專家交流互動的絕佳機會。
電路保護，器件選型很重要
集成電路制造工藝技術的不斷發展、高速數據傳輸接口無處不在，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，全球每年僅花費在ESD方面的成本高達數十億美元之巨。圖2中的數據或許更具說服力和視覺沖擊力：如果有更恰當的電路保護設計，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：美國汽車火災近1/4是由電氣原因引起（資料來源：泰科電子）。
在當前半導體發展日新月異的新形勢下，工程師面對不斷變化的電路保護設計環境。以USB3.0接口的應用為例，目前主要的手機OEM廠商都有內部關于USB端口的過壓保護要求，以保證USB端口可以承受16V到24V的電壓。USB3.0過流保護方面，由于USB3.0規定單一負載的工作電流由USB2.0規定的100mA提升為150mA，標準電路保護方案必須支持每個端口最小900mA的電流。此外，過電流保護必須滿足發生故障時在60s內將故障電流限制在5A以下。同樣， HDMI1.3標準將早期HDMI1.0-1.2的數據傳輸速率提高了一倍，達到每對差分信號3.4Gbps；新型DisplayPort接口也正在被許多個人電腦、監視器、投影儀等視頻相關設備所采用，DisplayPort接口速率高達2.7Gbps；硬盤驅動器、電腦和機頂盒廠家正在向E-SATA (外部串行ATA)標準看齊，把它作為在存儲設備之間傳遞視頻的快速方式，最新SATA3.0標準最新定義的最高傳輸帶寬將高達6Gbps......這些新型標準的應用都面臨高等級ESD保護的獨特需求，而這些可能是以前的系統設計中所不用考慮的環節。
除了了解這些技術發展現狀和趨勢外，更重要的是掌握因應的技術方案和設計手段，以及當前主流的器件。本屆中國（成都）電子展主辦方針對這些設計現狀和趨勢，在同期召開的第五屆電路保護設計技術研討會中邀請了國際、國內主流廠商一線技術專家與大家分享過壓保護器件趨勢與應用、熔斷器選擇與應用、高速電子線路ESD防護、電路保護器件性能比較、雷擊與過電壓保護、半導體電路保護方案等方面內容，并就電路保護技術發展與設計技巧發起專題討論。這些專家包括來自全球最大電路保護技術公司Bourns、Littelfuse和AEM科技、世界第一無源與分立半導體技術公司Vishay、日本最大的無源元件技術公司村田制作所和太陽誘電，以及國內實力技術公司，如順絡電子、蘇州泰斯特和檳城電子等。同時，絕大部分企業還會將他們最新的產品在展會中首次在西部與業界面對面展示。企業如此多的國際及國內電路保護巨頭聚首西部，堪稱西部第一次。 ■
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