散熱器輻射的評(píng)估

　　圖4所示的EMC 仿真應(yīng)用可確定一個(gè)散熱器的電磁輻射。在這一簡(jiǎn)單模型中，一個(gè)就在該散熱器下面的寬帶信號(hào)源激勵(lì)散熱器，顯示了散熱器與其所連接的IC之間的電磁耦合作用。該圖示出了三種配置的輻射功率譜。很明顯，輻射電平與幾何形狀和頻率有關(guān)。雖然較小的散熱器接地可降低頻段低頻部分的輻射，但會(huì)使頻段中頻部分的輻射增大。

　　解決電纜耦合問(wèn)題

　　圖5示出了用EMC仿真用來(lái)測(cè)定系統(tǒng)級(jí)電纜耦合的情況。EMC 仿真工具的幾何結(jié)構(gòu)由一個(gè)19英寸機(jī)架內(nèi)的三個(gè)網(wǎng)絡(luò)集線器組成。一條四線帶狀電纜將上下兩個(gè)集線器中的印制電路板與中間集線器連接起來(lái)。中心集線器含有該模型中的唯一EMC信號(hào)源。EMC仿真工具計(jì)算出由中間集線器耦合到上部集線器印制電路板連接線的電流大小。耦合電流在600MHz和800 MHz兩個(gè)頻率點(diǎn)顯示出兩個(gè)強(qiáng)諧振。解決這類(lèi)問(wèn)題的一種常用方法是在受到影響的電纜上增強(qiáng)濾波功能，然后再借助仿真測(cè)定此影響。下邊的曲線表明，增加一個(gè)低通濾波器可減小諧振頻率上耦合電流的幅度，但卻不能將其消除。這是一種“應(yīng)急的”方法，因?yàn)樗鼪](méi)有從根本上解決問(wèn)題。

　　EMC仿真可使電纜耦合應(yīng)用的內(nèi)在物理過(guò)程一目了然，找到問(wèn)題的根源。在600MHz測(cè)定中央集線器內(nèi)部的電場(chǎng)分布，便可確定電場(chǎng)熱點(diǎn)，再由電場(chǎng)熱點(diǎn)確定在電纜附近產(chǎn)生高電場(chǎng)的空腔諧振。用一塊金屬隔板把集成器隔離起來(lái)，就可有效抑制空腔諧振模式并消除耦合（圖6）。

　　您可用EMC仿真來(lái)確定和解決因溫升而修改設(shè)計(jì)所引起的問(wèn)題。建立在企業(yè)存儲(chǔ)系統(tǒng)的控制器節(jié)點(diǎn)（基本上是奔騰雙處理器計(jì)算機(jī)）模型上的這一技術(shù)就是一個(gè)例子。在將這一設(shè)計(jì)制作成硬件之后，就用一些熱管代替原來(lái)標(biāo)準(zhǔn)的奔騰芯片散熱器，這些熱管的占用面積與散熱器相同，但高度高一些，所用散熱片是水平的，而不是垂直的。

　　一個(gè)寬帶仿真工具可計(jì)算出系統(tǒng)的電磁輻射（圖7）。在這一實(shí)例中，工程師之所以對(duì)由系統(tǒng)中一個(gè)120MHz振蕩信號(hào)引起的輻射進(jìn)行隔離感興趣，乃是因?yàn)闇y(cè)量結(jié)果表明存在一個(gè)問(wèn)題。因此，在計(jì)算寬帶響應(yīng)之后，工程師在后處理中使用間接激勵(lì)來(lái)提取對(duì)所需源信號(hào)的響應(yīng)，從而產(chǎn)生圖中的離散諧波。這一輻射在120MHz振蕩頻率的主諧波頻率上增加約40dB。很顯然，這樣一種不會(huì)產(chǎn)生有害的熱設(shè)計(jì)修改卻會(huì)對(duì)系統(tǒng)EMC順應(yīng)性產(chǎn)生如此大而嚇人的影響。

　　發(fā)現(xiàn)問(wèn)題根源后，您就可以探索經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的解決方案。在本例中，將導(dǎo)熱管頂部與機(jī)殼蓋之間連接一根地線消除容性耦合路徑，就是一種低成本的極好方法。具體的做法是，將一小塊涂有導(dǎo)電膠的防電磁干擾墊片貼于熱管頂部散熱片上，這樣與機(jī)殼頂蓋接觸就會(huì)擠壓墊片，形成一根接地線。圖8示出了電磁輻射圖，其中包括熱管接地后的結(jié)果。這種方法使得輻射與原來(lái)的情況實(shí)際上相同，從而在對(duì)輻射不產(chǎn)生負(fù)面影響的情況下改善了熱性能。

　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中盡早采用EMC仿真，可在制造原型前研究和預(yù)測(cè)關(guān)鍵的EMC現(xiàn)象，從而在滿足EMC要求和提高屏蔽效果兩方面優(yōu)化電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)。與先制造原型，再?gòu)腅MC角度優(yōu)化產(chǎn)品的做法相比，現(xiàn)代仿真工具可使設(shè)計(jì)師評(píng)估更多的設(shè)計(jì)，達(dá)到前所未有的水平。此外，值得注意的是，你不可以孤立地進(jìn)行EMC 設(shè)計(jì)，因?yàn)橛捎贓MC原因而進(jìn)行設(shè)計(jì)修改常常會(huì)影響其他設(shè)計(jì)問(wèn)題，如熱管理。因此，有意義的是，EMC 仿真工具可使設(shè)計(jì)師綜合考慮EMC 和其他重要設(shè)計(jì)約束條件，以使系統(tǒng)總成本和系統(tǒng)性能最佳。