工控机基本教程四工控机的EMC设计智能卡

工控机基本教程四[工控机的EMC设计]

工控机基本教程四[工控机的EMC设计] 2011： 前三期我们分别从工控机机箱的分类、工控机架构、工控机的散热设计等讲述了工控机的设计理念。这期我们会来讲述工控机的EMC设计的思想。

当我们使用电子设备的时候，就会形成电磁干扰。EMC（Electromagnetic compatibility电磁兼容性）现象在我们生活中随处可见。例如我们在看电视的时候，如果手机放在电视机旁边，在来电时手机信号会干扰电视信号形成雪花片。而随着日常电子设备的广泛使用，电子设备的EMC设计正变得日益重要起来。

世界大多数发达国家都制定了EMC标准，销往该国家或地区的电子产品必须要符合相应的EMC标准，并通过其认证才可以。其中比较知名的认证有美国的FCC认证、日本的VCCI认证、欧盟的CE认证，以及我们中国大陆的3C认证等。

工控机作为电子产品，自然也要通过苛刻的认证。研华的产品行销全球，也通过了上述各国的认证标准，具体的通过认证标准可以在我们的产品型录上找到。

下面我们来解释一个优秀的工控机如何进行EMC设计的。

无论工控机还是商用机，EMC设计中的最首先考虑的是板卡本身的EMI（电磁干扰）设计，研华具有十几年的板卡设计经验，所有工控板都采用6层板设计，并在PCB走线时严格遵循了时钟线等长的概念, 采用减少电磁辐射(EMI)阻抗设计与串音控制 , 走线拓扑的决定都充分尊守了Intel 的规范标准。因此在板卡设计方面就大幅减少了电磁辐射，但由于处理器的频率的提升，单纯依靠板卡本身在EMI方面的设计无法充分满足EMC认证的要求。因此工控机机箱的EMC设计变得更为重要了。这篇文章也以机箱的EMC设计为主。

在解释工控机机箱的EMC设计之前，我们先来看看商用PC机机箱的EMC设计，商用PC机由于应用在家庭环境中，与人体接触的时间更长，因此对EMC设计的要求也十分严格。

虽大多数著名PC品牌由于行销全球，也通过了各国的电磁兼容认证。但由于用途的不同，商用PC通过的EMC认证和工控机的EMC认证侧重点是不同的。商用PC的EMC认证更偏向PC机本身对人体的辐射量的考虑，所以在用料和机箱设计上都基于这个方面考虑的。而工控机的应用环境较为复杂，EMC认证涉及的范围也更为广泛，除了考虑工控机的电磁辐射干扰外，防止外界的各种因素对工控机内部设备造成的干扰也是一个EMC设计要点。

简而言之，商用PC的EMC设计是对内的，而工控机的EMC设计则是双向的。

下面我们通过和商用PC的对比，来阐述对内和双向的区别：1、散热口的EMC设计首先我们明确一个概念，无论对内还是对外，对付电磁辐射最好的方法就是用一个全密封的金属盒子把电磁辐射体遮蔽起来，而且屏蔽用的金属层越厚越好。这样无论对内还是对外，电磁屏蔽的效果都最好。但是由于散热、外接扩展设备的因素。无论商用PC还是工控机，都无法做到严格密封的状态。机箱关于防止电磁泄漏设计很重要的一点就是关于散热和电磁泄漏之间的良好平衡性设计，既要充分散热，也需要兼顾到电磁兼容方面的设计，我们通常在商用PC上所见到的，是上面这样的散热孔径，圆形而多孔。

但实际上防止电磁泄漏的设计标准对散热孔径的大小，以及形状是有诸多限制的，研究实验表明，方形孔径要比圆形孔径具有更出色的防止电磁泄漏效果。商用PC为何多采用圆形孔径，恐怕只有商用PC厂商明白吧。

下面我们再来看看工控机的散热孔的设计。还是以经典机型IPC－610H为例：

2、机箱接缝处的EMC设计根据理论，当机箱上两个接触点之间的距离大于0.25xλ（波长符号）时，两点之间就会很容易泄漏出有害的电磁辐射。因此在机箱接缝处的设计，也是考察EMC设计功底的一个重要指标。

现在商用PC机的机箱钢板厚度仅为0.6mm，钢板的强度有限，难以保证机箱本身受力后不产生形变，并且由于现在商用PC基本多是立式机箱，因此侧开口的面板也难以保证接缝处的紧密结合，为了克服这些现象，一些高档商用PC在机箱的接缝处留有EMI弹片设计。

但工控机的使用环境复杂多变，某些环境是具有较强的振动性的，采用EMI弹片设计容易在振动的环境下失去弹片的弹性。工控机采用的机箱材料为1.2mm的优质钢板，本身具有优秀的抗形变特性，由于工控机机箱多为卧式的，顶部钢板自身的重量和钢材特

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