EMC問題中最為常見的就是RE輻射類問題

EMC是對(duì)一個(gè)電子工程師能力的一個(gè)全面考量，整改過程可能會(huì)涉及到結(jié)構(gòu)，軟件，硬件，從芯片級(jí)，板級(jí)到系統(tǒng)級(jí)的各個(gè)層級(jí)，EMC問題中最為常見的就是RE輻射類問題。

RE實(shí)驗(yàn)的目的是測量產(chǎn)品通過空間傳播的輻射騷擾場強(qiáng)，RE實(shí)驗(yàn)的依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)包括以下：CISPR25,GB18655（國標(biāo)）,ECE-R10.05,歐盟汽車EMC指令2004-104-EC等標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然對(duì)于各大廠家來說，會(huì)根據(jù)對(duì)產(chǎn)品的要求，在標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上超出標(biāo)準(zhǔn)上限的限值。

天線極化方式包括垂直和水平兩種，一般來說，30MHz以下僅選擇垂直極化方式，30MHx以上選擇垂直和水平兩種極化方式。

天線按照測量頻率可簡單分為：單極垂直天線（30MHz以下，只有垂直極化方向），雙錐天線（30MHz-300MHz），對(duì)數(shù)天線（1GHz以下），喇叭天線（1GHz以上）。

1.）實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品

車載娛樂產(chǎn)品

2.）實(shí)驗(yàn)設(shè)置圖

3.）實(shí)驗(yàn)問題描述及解決

在頻率范圍為530KHz-1.7MHz，掃描頻率9KHz,發(fā)現(xiàn)兩段寬帶超標(biāo)，如下圖黃色區(qū)域所示：

經(jīng)初步分析，兩段超標(biāo)的頻段應(yīng)該是經(jīng)過展頻處理，可以計(jì)算兩端的頻差得出干擾頻率值，計(jì)算兩波形的差值1.385MHz-985KHz=400KHZ，對(duì)照前期整理的板子所有干擾頻率值，懷疑是主機(jī)的400KHz的開關(guān)電源&背光400KHz開關(guān)電源（金屬后蓋）引起，首先嘗試斷開背光的400KHz開關(guān)電源，發(fā)現(xiàn)沒有明顯改善，在斷開背光400KHz基礎(chǔ)上，再斷開主機(jī)400KHz的開關(guān)電源（兩個(gè)開關(guān)電源供電沒有關(guān)聯(lián)），發(fā)現(xiàn)超標(biāo)消失。

問題分析到此處，懷疑干擾源來自背光的400KHz和主DCDC電源的400KHz疊加所致，背光400KHz的電源芯片我們做了屏蔽罩處理，可能輻射貢獻(xiàn)值不高，我們先進(jìn)行主機(jī)400KHz開關(guān)電源的優(yōu)化，我們從干擾源，堵，疏角度分析，我們先從路徑的堵，疏角度出發(fā)，耦合方式分為公共阻抗耦合，容性耦合，感性耦合和空間輻射耦合，對(duì)于已經(jīng)發(fā)生的傳導(dǎo)類輻射問題，如果從堵的角度出發(fā)，可以采用串聯(lián)電阻/磁珠的方式，考慮到頻點(diǎn)較低，磁珠多用于MHz級(jí)別的濾波處理，低頻處理效果可能不一定理想，從堵的角度出發(fā)不一定能獲得良好效果，也可以考慮疏的方法，常見的有選用對(duì)地電容進(jìn)行濾波處理，減小耦合距離，增大有效接觸面積，涉及到改版，我們暫時(shí)先不做考慮；

或者對(duì)于空間輻射類耦合，可以選用接地屏蔽罩，對(duì)于未確定是哪類耦合方式，這也是方法之一。

我們在開關(guān)電源后端增加47uf的電容，重新測試，發(fā)現(xiàn)效果有所改善，但是仍然超標(biāo)，而且該產(chǎn)品對(duì)此開關(guān)電源的位置有限高的要求，需要嘗試別的方法。

我們嘗試從干擾源的角度分析解決問題，可以選擇增加開關(guān)頻率/減小mosfet管開關(guān)時(shí)間/選擇大電感/RCsnabber吸收等方向分析，在分析電路時(shí)發(fā)現(xiàn)該開關(guān)電源的電路選擇了470nH的電感，開關(guān)電源后端負(fù)載最大電流為2A，根據(jù)公式：

當(dāng)電感越大時(shí)，紋波越小，由于設(shè)計(jì)圖紙時(shí)負(fù)載是按照最大負(fù)載2A計(jì)算，按照負(fù)載電流的25%來計(jì)算紋波，電感可以選擇470nH，但是實(shí)際的工作電流是0.7A左右，選擇470nH的電感，可能會(huì)引起電源工作在DCM模式。我們選擇4.7uH的電感重新測試該頻段，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象得到很好解決。

看到這里，可能很多人就會(huì)認(rèn)為主機(jī)的開關(guān)電源就是引起超標(biāo)的主要因素，其實(shí)不然，第一次去除干擾源1，沒有明顯降低，在去除干擾源1的基礎(chǔ)上，去除干擾源2后，超標(biāo)明顯降低了，只能說明干擾源2相對(duì)剩下的干擾源是數(shù)量級(jí)最大的，因?yàn)镋MC測試的單位是db，并不是簡單的十進(jìn)制數(shù)相加減，具體的分析我會(huì)在下文中解答。最后我們再恢復(fù)背光的400KHz的電源，僅僅優(yōu)化主機(jī)400KHz的開關(guān)電源電路，超標(biāo)問題仍可以得到解決，這時(shí)才說明主機(jī)的400KHz是主要干擾源，僅優(yōu)化主機(jī)的400KHz電路即能通過該頻段測試。

回想整個(gè)過程，主要是由于前期設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)負(fù)載的評(píng)估有誤，未選擇合適的電感導(dǎo)致的，這也是一個(gè)很好的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。下文我會(huì)解釋為什么在去除一個(gè)干擾源1的基礎(chǔ)上，再去除一個(gè)干擾源2，哪怕幅值降低很多，也不能認(rèn)為干擾源2是主要干擾源的原因，希望能夠給大家?guī)硪恍﹨⒖?，謝謝。

接上文去除干擾源1（背光開關(guān)電源），測試結(jié)果未有明顯改善，在去除1的基礎(chǔ)上，再去除干擾源2（主機(jī)開關(guān)電源），發(fā)現(xiàn)測試結(jié)果有了明顯改善，我們可以說干擾源2就是“罪魁禍?zhǔn)住泵?？可能很多人都?huì)認(rèn)為是的，包括做了很多EMC測試的人恐怕也會(huì)這么認(rèn)為，然而并不是的，別急，且聽我慢慢道來。

首先，答案是干擾源2并不一定就是“罪魁禍?zhǔn)住薄?/p>

Why EMC實(shí)驗(yàn)中RE是以dbuv為單位，并不是我們常用的計(jì)算單位V，在RE測試中是用這個(gè)公式計(jì)算頻點(diǎn)輻射強(qiáng)度的：

式中：u1,u2,u3是不同的彼此獨(dú)立的干擾源。

從式中可以看出RE的測試結(jié)果并不是簡單的u1+u2+u3...

列舉一個(gè)實(shí)例分析問題，某次實(shí)驗(yàn)中，RE測試結(jié)果為60dbuv,去除干擾源u1之后，RE測試結(jié)果為50dbuv,在去除干擾源1基礎(chǔ)，再去除干擾源2，RE測試結(jié)果為20dbuv，再去除干擾源3，RE測試結(jié)果為10dbuv，如果思考過程中不加入對(duì)數(shù)的信息，可能會(huì)很直觀的認(rèn)為，去除干擾源1對(duì)RE幫忙不大（僅僅由60dbuv下降到50dbuv），去除干擾源2對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果最有效（由50dbuv下降到20dbuv）。

加入對(duì)數(shù)信息分析該問題，RE實(shí)測結(jié)果為60dbuv，換算成十進(jìn)制為u1+u2+u3=1000uv；

去除干擾源1 后RE實(shí)測結(jié)果為50dbuv，換算成十進(jìn)制為u2+u3=316uv;

去除干擾源2后RE實(shí)測結(jié)果為20dbuv，換算成十進(jìn)制為u3=10uv。

從上面的計(jì)算結(jié)果就可以很方便的看出，u1=784uv,u2=315ub,u3=10uv。

真相是u1才是最主要的干擾因素，u2次之，u3是三者中最小值。

我們再回到開頭的這個(gè)問題，為什么說干擾源2并不一定是“罪魁禍?zhǔn)住蹦?，也有一種情況，去除干擾源1 后波形的確是幾乎沒有變化（只下降1dbuv不到，或者更小），去除干擾源2后幅值下降很多，這個(gè)時(shí)候也可以說干擾源2是“罪魁禍?zhǔn)住薄?/p>

EMC實(shí)驗(yàn)dbug本身就是精神體力雙重壓力活，再花時(shí)間一個(gè)個(gè)計(jì)算哪個(gè)是主要干擾源，可能會(huì)增加工作量，那么該如何快速的定位RE干擾源問題呢。

How 當(dāng)對(duì)一個(gè)干擾源采取了去除措施后，哪怕沒有明顯改善，也不要舍棄這個(gè)措施，而是在去除該干擾源的基礎(chǔ)繼續(xù)去除其他的可能干擾源，一直采取到去除某個(gè)干擾源后，發(fā)現(xiàn)輻射能夠滿足實(shí)驗(yàn)要求，并留有一定的余量，此時(shí)可以停止去除其他干擾源的措施。

下一步需要做的就是逐一增加之前的干擾源，首先需要考慮的是那些成本較高，或者難以實(shí)現(xiàn)的措施，當(dāng)增加這個(gè)干擾源后沒有超標(biāo)，則可以繼續(xù)增加其他干擾源的措施，一直到增加某個(gè)干擾源后，發(fā)現(xiàn)無法滿足實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)了，這樣我們就可以重點(diǎn)關(guān)注剩下的那些干擾源了。

至此，完成輻射類debug的框架圖，至于怎么解決干擾源超標(biāo)的問題，這是個(gè)時(shí)間積累的過程，個(gè)人覺得EMC本身就是個(gè)玄學(xué)，只有不斷地實(shí)踐中嘗試，犯錯(cuò)，再回到理論來，才能成長的更快，用馬克思主義觀點(diǎn)就是理論要聯(lián)系實(shí)際，從實(shí)踐中來，再回到實(shí)踐中去。

審核編輯 ：李倩