EMC标准-集成电路IC测试标准IEC61967和IEC62132和IC内部的耦合路径

集成电路EMC

集成电路(IC)通常是电子设备和系统的无意电磁辐射的最终来源。然而,IC太小而不能自行辐射。为了辐射足够强的场以引起干扰问题,必须将能量从IC封装耦合到用作天线的较大结构,例如电路板平面,散热器或电缆。

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IC电磁兼容的干扰耦合方式有哪些?

能量只能通过三种方式从IC耦合到周围结构:

在两个或多个引脚上进行;
电场耦合;
磁场耦合。

 


传导耦合

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下图显示了IC封装表面正上方的磁场近场扫描。磁场在引线框架上方最强,电流最强。如图所示,最强电流通过VCC和GND引脚流入和流出IC。这是同时切换噪声的示例。通过这些引脚从芯片传导出的高频电流可以通过激励使用该IC的印刷电路板上的电源层或其他较大结构来引起显着的辐射发射。注意,虽然下图中的结果涉及近磁场的测量,但结果传达了关于所进行的信息耦合。基于近磁场扫描的结果,不可能量化磁场耦合。

RDR存储器模块的近磁场扫描
已经提出了几种测试程序来测量集成电路的传导噪声耦合[1,4-6]。不幸的是,这些测量中的每一个都加载了被测器件的输出,其阻抗可能或可能不代表器件在实际应用中将看到的负载阻抗。使用单个电压或电流测量无法完全表征未知源。如果我们想知道在不同情况下会产生多少传导噪声,则需要更多信息。

理论上,电路源可以通过两次测量完全表征; 开路电压测量和短路电流测量。实际上,在高频下,开路负载可能具有显着的电容,而短路负载可能具有显着的电感。然而,当已知并控制这些寄生电容和电感时,仍然可以使用一个高阻抗和一个低阻抗测量来表征源(至少在实际应用中重要的源参数)。然后可以使用这些测量结果构建戴维宁等效源模型,如下图所示。由于源电压取决于包括软件在内的各种因素,应在各种情况下测量设备,并将较差情况的参数输入模型。此外,由于这是单端口测量,因此应评估所有可能的端口(引脚对)。

戴维宁等效来源
当负载阻抗非常高或非常低时,可能难以直接测量电压和电流。因此,可能需要将高阻抗设置为几百欧姆,将低阻抗设置为几欧姆。这足以表征感兴趣的频率范围内的大多数IC源。

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图中的戴维宁等效模型比ICEM和LECCS模型简单得多,ICEM和LECCS模型具有类似的功能。但是,该模型足以用于许多类型的最坏情况排放建模,并且模型的复杂性与用于推导它的测量数量一致。

 

电场耦合

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下图说明了IC的电场耦合示例。在这种情况下,“天线”是一个大的散热器被驱动抵靠电路板接地平面。这是一种重要的耦合机制,IC /封装结构通过电场耦合耦合的噪声很大程度上取决于IC和封装的设计。不幸的是,现有的IC的场耦合测量[2,5]不能区分电场和磁场耦合。因此,测量结果不能用于表示EM耦合模型中的IC。

散热器周围的电场
最近的研究有助于量化IC如何耦合到作为天线的印刷电路板上的结构,从而导致辐射发射问题[7]。从IC发出的大多数电通量线被电路板或附近的金属物体捕获,并且对1 GHz以下的辐射发射没有显着贡献。另一方面,逃离IC /封装结构的直接环境的电场线在电缆和底盘部件上引起共模电流。这些共模电流通常是不需要的辐射发射的原因。

最近,研究表明,混合TEM电池测量能够量化IC /封装配置的电场耦合电位[8]。TEM单元测量可用于创建表示IC耦合到外部对象的能力的模型。这些模型可以取代全波系统模型中复杂的IC /封装结构。因此,通过单次,可重复的测量,可以捕获关于IC /封装通过电场将噪声耦合到外部物体的能力的所有相关信息。

 

磁场耦合

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PCB和电缆由磁场驱动
右图说明了IC的磁场耦合示例。在这种情况下,“天线”是在IC的相对侧上抵靠电路板的一部分驱动的电缆。IC产生的磁通量环绕电路板并在电路板上产生电压,能够将高频电流驱动到电缆上,从而产生辐射。

用于测量电场耦合的相同混合TEM单元设置可用于测量磁场耦合。通常,来自IC /封装结构的磁场在绕其他导体(例如电路板的接地平面)缠绕时会引起辐射发射问题,并在导体上产生电压,将共模电流驱动到电缆或其他导电物体上。天线。

混合TEM单元测量量化IC /包以这种方式耦合到附近物体的能力。正如电场混合TEM电池测量可用于确定“电动力矩”; 磁场混合TEM单元测试可用于确定“磁矩”,它可以代表全波模拟中的IC /封装[9,10]。

 

深圳市易优特测试技术有限公司提供符合以下IEC61967及IEC62132的测试设备及测试系统,可用于IC电磁兼容测试及研发运用,类似于产品EMC标准,规定了辐射传导等多种测试方法,更多信息,请联系我们

 

IC集成电路EMC电磁兼容测试有以下标准:


[1] IEC 61967-1集成电路 - 150 kHz至1 GHz的电磁辐射测量 - 第1部分:一般条件和定义,国际电工委员会,瑞士日内瓦,2002年3月。

[2] IEC 61967-2集成电路 - 150 kHz至1 GHz的电磁辐射测量 - 第2部分:辐射发射的测量,TEM电池和宽带TEM电池法,国际电工委员会,瑞士日内瓦,47A草案/ 619 / NP,2001年10月。

[3] IEC 61967-3集成电路 - 150 kHz至1 GHz的电磁辐射测量 - 第2部分:辐射发射的测量,表面扫描法,国际电工委员会,日内瓦,瑞士,47A / 620 / NP草案, 2001年10月。

[4] IEC 61967-4集成电路 - 电磁辐射测量,150 kHz至1 GHz - 第4部分:1Ω/150Ω直接耦合方法,国际电工委员会,瑞士日内瓦,2002年4月。

[5] IEC 61967-5集成电路 - 150 kHz至1 GHz的电磁辐射测量 - 第5部分:工作台法拉第笼法,国际电工委员会,瑞士日内瓦,2003年2月。

[6] IEC 61967-6集成电路 - 150 kHz至1 GHz的电磁辐射测量 - 第5部分:磁探针法,国际电工委员会,瑞士日内瓦,2002年6月。

[7] H. Shim和T. Hubing,“ 用电压驱动源估算带有连接电缆的印刷电路板的辐射发射的模型 ”,IEEE电磁兼容性交易,第一卷。47,不。4,2005年11月,第899-907页。

[8] S. Deng,T。Hubing和D. Beetner,“ 使用TEM电池测量表征从IC散热器结构到外部电缆的电场耦合 ”,IEEE电磁兼容性交易,第一卷。49,不。4,2007年11月,第785-791页。

[9] T. Hubing,S。Deng和D. Beetner,“ 使用电和磁'时刻来表征IC与电缆和外壳的耦合 ” ,EMC Compo 2007会议论文集,意大利都灵,2007年11月。

[10] S. Deng,T。Hubing和D. Beetner,“ 使用TEM电池测量来估算由于磁场耦合而附着电缆的PCB的最大辐射 ”,IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility,vol。50,不。2,2008年5月,第419-423页。

集成电路(IC)通常是电子设备和系统的无意电磁辐射的最终来源。然而,IC太小而不能自行辐射。为了辐射足够强的场以引起干扰问题,必须将能量从IC封装耦合到用作天线的较大结构,例如电路板平面,散热器或电缆。

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2019年8月20日 15:46
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