EMC主要是通過測試產(chǎn)品在電磁方面的干擾大小和抗干擾能力的綜合評定,是產(chǎn)品在質(zhì)量安全認證重要的指標之一。很多產(chǎn)品在做產(chǎn)品安全認證時都會遇到產(chǎn)品測試不合格的情況,尤其是在電磁兼容測試(即EMC測試)出錯頻率更是普遍。當產(chǎn)品一旦測試不合格,那么隨之而來的肯定是EMC整改通知書。在EMC整改過程中很多管理人和技術人員并不太明白該從何處入手,今天我們就來分析EMC整改常遇到的問題和一些整改建議。
首先我們來從EMC測試項目構成說起,EMC主要包含兩大項:EMI(干擾)和EMS(產(chǎn)品抗干擾和敏感度)。當然這兩大項中又包括許多小項目,EMI主要測試項:RE(產(chǎn)品輻射,發(fā)射)、CE(產(chǎn)品傳導干擾)、Harmonic(諧波)、Ficker(閃爍)。EMS主要測試項:ESD(產(chǎn)品靜電)、EFT(瞬態(tài)脈沖干擾)、DIP(電壓跌落)、CS(傳導抗干擾)、RS(輻射抗干擾)、Surge(雷擊)、PMS(磁場抗擾)。通過這些測試項目我們不難看出EMC測試主要圍繞產(chǎn)品的電磁干擾和敏感度兩部分,如果一旦產(chǎn)品不符合安全認證標準需要EMC整改的時候我們可以通過降低其材料和零部件進行整改。
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一、EMC整改意見
1、在拿到整改意見書以后,需要提前定位好EMC整改計劃。沒有定位好計劃就去盲目的整改產(chǎn)品就像無頭的蒼蠅一樣到處亂動,這樣只會增加整改的成本。
2、定位手段,對于這里小編覺得主要可以分為兩點。第一:直覺判斷,需要完全依托工程師的直覺和經(jīng)驗來進行判斷。第二:比較測試,根據(jù)測試儀器所提供的數(shù)據(jù)來進行分析問題。
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二、EMC整改流程
1、RE超標整改流程:
2、電線電纜超標整改流程:
3、信號電纜整改流程:
4、屏蔽體泄漏整改流程:
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三、EMC整改的一些小建議
1、電容的濾波作用
即頻率f越大,電容的阻抗Z越小。
當?shù)皖l時,電容C由于阻抗Z比較大,有用信號可以順利通過;
當高頻時,電容C由于阻抗Z已經(jīng)很小了,相當于把高頻噪聲短路到GND上去了。
2、電容濾波在何時會失效
整改中常常會使用電容這種元器件進行濾波,往往有“大電容濾低頻,小電容濾高頻”的說法。
以常見的表貼式MLCC陶瓷電容為例,進行等效模型如下:
容值10nF,封裝0603的X7R陶瓷的模型參數(shù)如下:
由于等效模型中既有電容C,也有電感L,組成了二階系統(tǒng),就存在不穩(wěn)定性。對電路回路來說,就是會發(fā)生諧振,諧振點在如下頻率處:
下圖是諧振曲線的示例:
即常說的在諧振點前是電容,諧振點之后就不再是電容了。
3、LC濾波何時使用
如果串聯(lián)電感L,再并聯(lián)組成C,就形成了LC濾波:
單獨一個電容C是一階系統(tǒng),單獨一個電感L也是一階系統(tǒng),在幅值衰減斜率是-20dB。但LC組成的二階系統(tǒng),幅值衰減斜率是-40dB,更靠近理想的“立陡”的截止頻率的效果,即濾波效果更好。
4、PWM頻率到底是多少
往往提到PWM,比如會說用20kHz PWM驅(qū)動電機等。但實際上,這個20kHz僅代表PWM的脈沖周期是50us:
那么所謂的20kHz PWM在頻域上的頻率點落在哪里呢,如下公式:
對于階躍信號來說,由于上升時間tr無窮小,則頻率f無窮大。當頻率高了之后,寄生參數(shù)則不能在忽略,會引發(fā)很多諧振的問題。
從信號上來看,就是很陡峭的階躍信號會有過沖和振蕩的問題。簡單來說就是頻率f越大,則噪聲所占的頻率就會越寬泛,即EMC特性就會越差。
5、如何將原理圖和PCB對應起來
由于細分工種的問題,原理圖和PCB被割裂開來,由兩組人進行分工作業(yè):
例如在原理圖上有如下的電路:
其隱含一個問題就是在PCB上其實V1的負極和C1的負極是有一條線(PCB layout工具軟件中用的詞比較準確,Trace,蹤跡/軌跡)。
往往在設計階段A->B->C是都會關注的。如果EMC出現(xiàn)問題,除了要在原理圖上查找電路參數(shù)的問題,還需要特別關注C->D,即回流路徑。
如果回流路徑不順暢,會造成信號的畸變:
比如在EMC試驗時,MCU的ADC采集到的信號被干擾到了,則除了在原理圖上分析外,在PCB上講該信號高亮出來,然后再耐心尋找該信號的回流路徑是否有不順暢的地方:
對著信號線頭腦中想象回流路徑,有點意識流的感覺。
6、總結
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原文標題:資深EMC工程師總結:EMC整改流程及常見問題
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