电磁兼容EMC测试不通过,EMC整改
EMC(Electro Magnetic Compatibility,电磁兼容性),是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。
EMC主要包括EMI和EMS测试两个部分。
EMI(Electro Magnetic Interference):EMC(Electromagnetic Compatibility)即我们常说的电磁兼容技术。它包含了EMI和EMS两个部分的要求,即在电气装置或系统共同的电磁环境条件下,既不受电磁环境的影响,也不会给环境以干扰。直译是电磁干扰,是指它对外界发射的电磁骚扰。这是合成词,我们应该分别考虑"电磁"和"干扰"。 所谓"干扰",指设备受到干扰后性能降低以及对设备产生干扰的干扰源这二层意思。第一层意思如雷电使收音机产生杂音,摩托车在附近行驶后电视画面出现雪花,拿起电话后听到无线电声音等。
EMS(Electro Magnetic Susceptibility):直译是"电磁敏感度",其意是指由于电磁能量造成性能下降的容易程度。为通俗易懂,我们将电子设备比喻为人,将电磁能量比做感冒病毒,敏感度就是是否易患感冒。如果不易患感冒,说明免疫力强,也就是英语单词Immunity,即抗电磁干扰性强。北京仪综所实验室彭光琼一三六九一零九三五零三。
EMI测试项:RE(辐射发射)、CE(传导发射)、Harmonic(谐波电流)、Ficker(电压闪烁)。
EMS测试项:ESD(静电放电)、EFT(电快速脉冲群)、DIP(电压跌落)、CS(传导抗扰)、RS(辐射抗扰度)、Surge(雷击浪涌)、PMS(磁场抗扰)
对于EMC整改问题,其实能用三要素概括:干扰源、耦合电路、敏感器件;而EMC整改的常用方法也能用四要素概括:屏蔽、接地、滤波、去耦。
1、传导测试干扰整改
传导测试常见的干扰有共模干扰和差模干扰。
1.共模干扰是线地回路形成的干扰,对应整改措施为:
—调整X电容容值
—调整共模电感的感量
2.而差模干扰是线线之间形成的干扰,对应整改措施为:
—调整共模电感的感量
—调整线地之间的滤波电路
—调整Y电容容量
2、辐射测试整改
1.针对带电源产品30MHz附近测试不过,一般情况下电源需要加大共模电感感量;
2.带网口的产品125MHz测试不过,一般情况下需要更换屏蔽网线或者在网线上面加磁环;
3.带HDMI或者DP的产品测试不过,一般情况下需要更换屏蔽线材或者在线材上面加磁环;
4.手机产品数据传输测试不过,一般情况下需要更换屏蔽数据线、数据线加磁环,或者降低产品的传输速率;
5.手机产品摄像头测试不过,一般情况下需要给摄像头加屏蔽;
造成EMC辐射超标的原因是多方面的,接口滤波不好、结构屏效低、电缆设计有缺陷等都有可能导致辐射数据超标。但产生辐射的根本原因其实在PCB的设计,从EMC方面关注PCB,主要关注以下几个方面:
1)从减少辐射骚扰的角度出发,应该尽量选用多层板,内层分别作电源层、地线层,用以降低供电线路阻抗,抑制公共阻抗噪声,对信号线形成均匀的接地面,加大信号线和接地面的分布电容,抑制其向空间辐射的能力。
2)电源线、地线、印刷板走线对高频信号应保持低阻抗。在频率很高的情况下,电源线、地线或印制板走线都会成为接收与发射骚扰的小天线。降低这种骚扰的方法除了加滤波电容外,更值得重视的是减小电源线、地线及其他印制板走线本身的高频阻抗。因此,各种抑制板走线要短而粗,线条要均匀。
3)电源线、地线及印制导线在印制板上的排列要恰当,尽量做到短而直,以减小信号线与回线之间所形成的环路面积。
4)电路元件和信号通路的布局必须最大限度地减少无用信号的相互耦合。
3、静电放电测试:
静电分为接触放电和空气放电,静电是积累的高压,当接触到设备的金属外壳时会瞬间放电,会干扰到电子设备的正常工作,可能引起设备故障或重启,在**性规则较好的场合这是不允许的。
静电会干扰显示效果,可能出现显示闪烁或黑屏,干扰正常显示和操作。静电还有可能引起CPU工作异常,程序死机或重启,这在客户的正常使用中都是不允许的。
如果在产品详细设计阶段采用EMC的相关设计,做静电抗扰度实验不必过分担心,通过设计,对静电积累的电荷进行良好的泄放,一般都不会干扰系统的正常工作。
4、电快速瞬变脉冲群抗扰度测试:
电快速瞬变脉冲群抗扰度实验是一系列的高频高压瞬变脉冲施加在设备上,观察设备是否受到其干扰。防护群脉冲干扰的主要方法是“疏导”与“堵”,就像我们古代的治水一样,“疏导”就是提供泄放回路,是干扰在进入系统之前,泄放至大地,良好的屏蔽层接地,可以泄放大部分动干扰,“堵”是使群脉冲滤除在设备之外,增加磁环,效果明显,封闭磁环的效果好于对扣磁环,也可以将磁环加入到板级中,固定在印制板中,这样使设备更可靠。
对电源线、信号线、通讯线两端增加磁环,可以对群脉冲干扰进行防护。
5、雷击浪涌冲击抗扰度测试:
雷击浪涌主要包含两个方面,一个是电源防雷,一个是信号防雷。
电源防雷主要是针对系统级而言的,系统级设计要按照三级防雷设计,总电源进入端设置电源防雷,可以对系统的电源进行**防护,电源经过电源防雷后,进入隔离变压器,隔离变压器可以对电磁干扰信号进行较好的防护,抑制其对系统的干扰。后进入UPS,UPS可以滤除一部分干扰信号,这样电源再进入系统设备,电源是说说纯净的电源,可以使系统更好、更可靠的工作。
信号防雷则是对系统的信号通路进行防护,主要涉及的是板级设计,在板级设计中增加防雷器件,如气体放电管,增加TVS泄放回路,当有大电流时通过配套电阻和TVS、气体放电管泄放,对后级电路起到保护作用。而后信号进行光电隔离,再进入系统,系统可以采集到一个稳定的信号,使系统正常分析判断,正常发出指令,正常工作。另一方面就是设计较宽的信号范围,信号正常波动时,系统正常工作。
浪涌需要的保护元器件
1.气体放电管
主要应用在交流电源口相线、中线对地的保护,直流电源口的工作地和保护地之间,信号口中线对地的保护,射频信号馈线芯线对屏蔽层的保护。
注意:一般用于保护电路的最前级。
2.压敏电阻
主要应用于直流电源、交流电源、低频信号线路、带馈电的天馈线路。
注意:不宜用于高频信号线路保护,一般用于保护电路的后级。
3.电压钳位型瞬态抑制二极管(TVS)
主要用于直流电源、信号线路、天馈线路的防雷保护。
注意:不宜用于交流电源的保护,一般用于最末级的精细保护。
4.电压开关型瞬态抑制二极管(TSS)
主要用于信号电平较高的信号线路的保护。
5.热敏电阻
主要用于做过流保护,常用于用户线路的保护。
6、射频场感应传导骚扰抗扰度测试:
传导抗扰度CS可能会对显示信号、采集驱动等造成干扰,可能使显示闪烁或黑屏,干扰设备操作,可能使采集驱动工作异常,采集不到需要的信号,无法驱动现场设备。
射频实验是0.15k~80MHz频率范围内对信号线、电源进行干扰,3级强度是10V/m。
射感防护的原则是将电源、信号线的屏蔽做好,屏蔽层良好接地,选购合适频率进行滤波,将干扰滤除。