設計系統(tǒng)傳導和輻射的EMC合規(guī)性測試

通常留到項目結束的設計活動之一是驗證產(chǎn)品是否滿足電磁兼容性 （EMC） 排放要求。但是，雖然將 EMC 合規(guī)性測試推遲到項目結束是一種常見做法，但它可能會導致重大的意外成本和項目延遲。這些可以通過在設計過程的早期考慮 EMC 合規(guī)性來避免。

通常，EMC 測試推遲到項目結束的原因是時間、成本和工作量限制。對合規(guī)性測試的不熟悉也有助于人們對此類測試的難度的認識。幸運的是，雖然 EMC 合規(guī)性測試所需的設備和設施可能是獨一無二的，但許多測試實驗室都有經(jīng)驗豐富的員工來協(xié)助測試。

與合規(guī)性測試相關的成本通常會成為“現(xiàn)在付錢或以后付錢”的事件。由于測試通常在開發(fā)結束時進行，以獲得最終設計的完整認證，因此成本可能很高。傳導和輻射發(fā)射的最終測試需要在經(jīng)過認證的實驗室中使用校準的測試設備和受控的電氣環(huán)境進行。由于許多實驗室都被預訂了數(shù)周，因此進行全面認證測試的實驗室時間的可用性也可能是一個問題。

但是，將系統(tǒng)傳導和輻射的 EMC 問題的發(fā)現(xiàn)推遲到項目結束時，會將它們的糾正置于時間表中的一個階段，這可能是引入意外任務和延遲的最糟糕時間。更合理且通常成本更低的策略是在系統(tǒng)組裝開始后立即執(zhí)行初步的 EMC 合規(guī)性測試。在項目的早期，日程安排更加靈活，設計團隊更容易接受設計中的修改。同樣，通?？梢栽诟叻鍟r間以外的其他預訂認證實驗室找到用于初步測試的小段時間。

對于初步篩選，成本最低，測試實驗室將在設計階段早期合作進行預合規(guī)性測試。因此，在設計周期的早期執(zhí)行初步 EMC 測試所花費的少量資源可以防止在產(chǎn)品計劃后期才發(fā)現(xiàn) EMC 問題時發(fā)生的大量且昂貴的重新設計工作。

預一致性測試雖然完全合規(guī)性測試需要經(jīng)過認證的實驗室，但如果設計團隊希望自己進行預合規(guī)性測試，則可以在測試設備數(shù)量最少的房間內(nèi)進行測試。傳導發(fā)射測試所需的設備是線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡 （LISN） 和頻譜分析儀。LISN 是一種無源網(wǎng)絡，用于最大限度地減少從商業(yè)電力線傳導的噪聲。它還提供了一個受控阻抗測試端口，用于監(jiān)控被測設備 （EUT） 的傳導發(fā)射。用于傳導發(fā)射測試的頻譜分析儀可以是基本型號，能夠執(zhí)行 150 kHz 至 30 MHz 的測量。

圖 1：傳導發(fā)射測試設置。

可以使用頻譜分析儀和適當?shù)?a target="_blank">天線來完成輻射發(fā)射的初步測試。頻譜分析儀應該能夠進行從 30 MHz 到至少 900 MHz 的測量。頻譜分析儀執(zhí)行準峰值測量并在顯示屏中顯示一致性參數(shù)限制的能力將使初步測試任務更容易執(zhí)行。用于初步輻射發(fā)射測試的天線應具有與頻譜分析儀相似的帶寬，并且需要了解天線的增益與頻率特性。最好能夠在輻射發(fā)射 EMC 天線和 EUT 之間至少三米（10 英尺）的電氣安靜的房間內(nèi)進行輻射發(fā)射測試。

圖 2：輻射發(fā)射測試設置。

一個例子將有助于說明早期測試的好處。延遲系統(tǒng) EMC 測試的一個常見原因是錯誤地認為電源是大多數(shù) EMC 問題的原因。因此，想法是，如果供應已經(jīng)通過了獨立的監(jiān)管測試，系統(tǒng)將通過測試。這種誤解的部分原因是幾乎所有電源都基于開關穩(wěn)壓器拓撲結構，而開關穩(wěn)壓器固有地會產(chǎn)生傳導和輻射發(fā)射，需要在電源設計中加以緩解。然而，在許多情況下，電源被歸咎于系統(tǒng)內(nèi)的 EMC 問題，而實際上它“只是傳遞者”。

即便如此，在項目結束時，已經(jīng)付出了很多努力來設計系統(tǒng)以滿足性能標準，如果出現(xiàn) EMC 合規(guī)性問題，電源被認為是最容易進行合規(guī)性校正工作的目標，而不會影響其他系統(tǒng)性能參數(shù)。即使系統(tǒng)通常是射頻發(fā)射的來源，這種看法也會出現(xiàn)，因為電源輸入和輸出上的電纜可能用作輻射發(fā)射的天線和傳導發(fā)射的導體。

通?？梢栽陔娫粗刑砑釉肼曇种平M件來解決此類 EMC 問題，這是許多設計團隊最終采用的方法。對于使用內(nèi)部電源的產(chǎn)品，可以在饋入電源的導體上或電源輸出與系統(tǒng)電源輸入之間的電纜上添加 EMC 噪聲抑制組件。旁路電容器和鐵氧體磁芯是用于創(chuàng)建濾波器以解決 EMC 問題的抑制組件。鐵氧體磁芯引入了與意外噪聲路徑串聯(lián)的額外電感阻抗，旁路電容器提供了一個低阻抗路徑來分流噪聲信號，以最大限度地減少信號傳播。

圖 3：傳導發(fā)射濾波器組件。

采用外部電源的系統(tǒng)在電源的輸入或輸出路徑上添加 EMC 抑制組件的能力可能會受到更多限制。輻射發(fā)射問題通常通過放置在電源和系統(tǒng)之間的電纜上的鐵氧體磁芯來解決。但是與傳導發(fā)射相關的關注頻率足夠低，以至于許多應用無法接受安裝在電源線周圍和緩解 EMC 問題所需的鐵氧體磁芯尺寸。在具有外部電源的系統(tǒng)中觀察到的傳導發(fā)射問題通常最容易解決，方法是與電源供應商合作修改現(xiàn)有電源的設計或選擇包含增強型傳導發(fā)射抑制組件的不同外部電源。全方位服務的電源供應商，CUI擁有協(xié)助電源設計和選型的設備和經(jīng)驗，包括預合規(guī)和最終 EMC 測試。

但是所有這些項目結束的活動都應該被認為是減輕問題的影響，而不是解決問題的根源。此外，與電源相關的 EMC 抑制活動仍需要設計團隊的時間，并且還可能影響與電源相關的安全證書。對安全證書的任何更改都將需要電源供應商提供時間和資源，從而增加項目成本。在所有這些之后，如果添加傳導和輻射發(fā)射抑制組件不足以充分減少 EMC 問題，系統(tǒng)電路可能仍需要修改以最大限度地減少 RF 信號的產(chǎn)生。

大多數(shù)管理團隊都喜歡在預算范圍內(nèi)提前完成的項目。不幸的是，當測試延遲到最后時，EMC 合規(guī)性問題可能是項目最后一分鐘預算和進度增加的常見來源。在項目的系統(tǒng)組裝階段執(zhí)行預合規(guī)性 EMC 測試有助于消除那些影響預算和進度的設計變更。預合規(guī)性 EMC 測試還有助于確保在最終合規(guī)性測試期間不會出現(xiàn)任何問題，從而有助于在預算范圍內(nèi)按時完成該項目階段。

審核編輯：郭婷