电压及电流的瞬态干扰是造成电子电路及设备损坏的主要原因，常给人们带来无法估量的损失。这些干扰通常来自于电力设备的起停操作、交流电网的不稳定、雷电干扰及静电放电等,瞬态干扰几乎无处不在、无时不有,使人感到防不胜防。幸好,一种高效能的电路保护器件TVS的出现使瞬态干扰得到了有效抑制。

TVS（TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR）或称瞬变电压抑制二极管是在稳压管工艺基础上发展起来的一种新产品，其电路符号和普通稳压二极管相同,外形也与普通二极管无异,当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度（最高达1*１0-12秒）使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。

<strong>TVS的特性及其参数</strong>

<strong>简介</strong>

本应用笔记旨在提供有关电路保护器件和印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB）布线指南的建议，以提高应用在电噪声环境中的抗扰度，并按照下列国际电工委员会（International Electrotechnical Commission，IEC）标准所述提高应用在发生 EMI、EMC、EFT 和 ESD 事件时的生存能力：IEC61000-4-2、IEC 61000-4-4 和 IEC 61000-4-5。

<strong>本文将从以下几个方面开始介绍：</strong>

<strong>1、屏蔽的商业必要性</strong>

笔者提出的一个重要概念：

一个项目在计划阶段就要考虑屏蔽问题，这样花费在屏蔽措施上的成本才会最低。

若等到问题暴露出来再去查漏补缺，往往需要付出相当大的代价。

屏蔽措施往往带来费用和仪器重量的增加，若能以其他EMC方式加以解决，就尽量减少屏蔽。（言下之意屏蔽是最后一招）

<strong>对于PCB应注意以下两点：</strong>

1、使导线及元器件尽量靠近一块大的金属板（这个金属板不是指屏蔽体）

2、使电气部件及线路尽量靠近地层（减少层间信号的电磁干扰、地层可以吸收部分干扰 ）这样，即使是需要加屏蔽，也可以降低对屏蔽效能（SE shiedling effectiveness）的需求。

<strong>2、屏蔽的概念</strong>

屏蔽相当于一个滤波器，放置于电磁波的传播路径上，对其中的一部分频段形成高阻抗。阻抗比越大，屏蔽效能越好。

在PCB的EMC设计考虑中，首先涉及的便是层的设置； 单板的层数由电源、地的层数和信号层数组成；在产品的EMC设计中，除了元器件的选择和电路设计之外，良好的PCB设计也是一个非常重要的因素。
　　
PCB的EMC设计的关键，是尽可能减小回流面积，让回流路径按照我们设计的方向流动。而层的设计是PCB的基础，如何做好PCB层设计才能让PCB的EMC效果最优呢？
　　
<strong>PCB层的设计思路：</strong>
　　
PCB叠层EMC规划与设计思路的核心就是合理规划信号回流路径，尽可能减小信号从单板镜像层的回流面积，使得磁通对消或最小化。
　　
<strong>1、单板镜像层</strong>
　　
镜像层是PCB内部临近信号层的一层完整的敷铜平面层（电源层、接地层）。主要有以下作用：
　　
（1）降低回流噪声：镜像层可以为信号层回流提供低阻抗路径，尤其在电源分布系统中有大电流流动时，镜像层的作用更加明显。
　　
（2）降低EMI：镜像层的存在减少了信号和回流形成的闭合环的面积，降低了EMI；
　　

滤波电容器、共模电感、磁珠在EMC设计电路中是常见的身影，也是消灭电磁干扰的三大利器。对于这这三者在电路中的作用，相信还有很多工程师搞不清楚。本文从设计中，详细分析了消灭EMC三大利器的原理。

<strong>三大利器之滤波电容器</strong>

尽管从滤除高频噪声的角度看，电容的谐振是不希望的，但是电容的谐振并不是总是有害的。当要滤除的噪声频率确定时，可以通过调整电容的容量，使谐振点刚好落在骚扰频率上。

在实际工程中，要滤除的电磁噪声频率往往高达数百MHz，甚至超过1GHz。对这样高频的电磁噪声必须使用穿心电容才能有效地滤除。普通电容之所以不能有效地滤除高频噪声，是因为两个原因：一个原因是电容引线电感造成电容谐振，对高频信号呈现较大的阻抗，削弱了对高频信号的旁路作用；另一个原因是导线之间的寄生电容使高频信号发生耦合，降低了滤波效果。

穿心电容之所以能有效地滤除高频噪声，是因为穿心电容不仅没有引线电感造成电容谐振频率过低的问题，而且穿心电容可以直接安装在金属面板上，利用金属面板起到高频隔离的作用。但是在使用穿心电容时，要注意的问题是安装问题。

在现在产品中，电磁干扰问题越来越成为产品关注重点，也成为产品进入国外市场的重要瓶颈。由于中国长期忽略这块，以及这块的测试设备及其昂贵等众多因素，国内在这块领域中发展相对缓慢。了解这块的工程师少之又少，成为大多数工程师及国内企业研发部最为头疼的事情，它们在解决这类产品问题的时候，大多都是盲人摸象，走了很多弯路之后，才勉强把问题解决。这类经验并且具有不可复制性，在开发下面产品中依旧会面临各种问题，而且即使在解决了的产品中，留的货量不够，在批量生产的时候，随机性较大。

电磁兼容的问题真的又这么难么？今天让我们抛开事物的谜团，掌握其本质，彻底了解和掌握电磁兼容产生的原因并找到解决的方法，让工程师睡个安稳觉。众所周知，张飞老师提出的破解模拟硬件设计三大定律，第一，源、回路、阻抗；第二，电路是一个波形的整形，从无用的波形最终整形有用的波形，包括形态、相位的整形；第三，对元器件的参数、封装、鲁棒性、成本要熟知，这样才把产品设计在临界区。我们在此可以运用第一大定律源、回路、阻抗来融入到产品设计中，用第二大定律的波形测量分析来辅助我们整改电磁兼容问题，用第三大定律的元器件，封装来优化电磁兼容问题。

EMC是业界的一个难点；文章介绍了EMC三个规律、EMC问题三要素、电磁骚扰的特性、以及五层次EMC设计法；给企业提供了对待EMC的建议；作者认为EMC改进要如诊治疾病一样对症施治；作者倡导坚持EMC规律，趁早考虑和解决EMC 问题-进行EMC设计。

<strong>EMC是产品认证的重要内容</strong>

随着我国加入WTO无论是走向国际大市场的中国产品，还是涌向中国市场的外国产品,几乎都要进行各种各样的产品认证。产品认证，从国际贸易角度看，实质上是技术性贸易壁垒。我们只有不断提高产品质量, 突破技术壁垒,才能开拓海外市场，促进外贸发展。国内新的3C 认证替代了原来的CCIB 和CCEE 认证，“CCC”是我国强制性产品认证标志—— China Compulsory Certification的英文缩写，只有取得3C 认证的产品才能进入国内市场。3C认证对机电、电器产品的安全性能、EMC等方面作了详细规定。

<strong>EMC是多数企业的技术难点</strong>

本文主要参考自《MICROCONTROLLER DESIGN GUIDELINES FOR ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY》，此文虽然写在多年前，不过有很多很现实的参考意义。另外别的IC厂商也有很多的参考文档，如果大家有兴趣可以参考一下。 题外话，写这个话题主要是去剖析模块内部主要的干扰源和敏感器件，通过这些主要的东西的设计来慢慢体会模块的EMC设计，不过难免有些一鳞半爪之嫌，积累 多了可能未来在设计电路的时候在前期就很容易把问题考虑周到和细致。

<strong>1、单片机的工作频率</strong>

<strong>1.1、单片机的设计应根据客户的需求来选择较低的工作频率</strong>

首先介绍一下这样做的优点：采用低的晶振和总线频率使得我们可以选择较小的单片机满足时序的要求，这样单片机的工作电流可以变得更低，最重要的是VDD到VSS的电流峰值会更小。

当然我们这里需要做一个妥协，因为客户的要求可能是兼容的和平台化的（目前汽车电子的发展趋势就是平台化），选择较高的工作频率可以兼容更多的平台，也方便以后升级和扩展，因此要选择一个较低的可以接受的工作频率。