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測試產品電磁干擾,到底該從何處入手?

EMC主要是通過測試產品在電磁方面的干擾大小和抗干擾能力的綜合評定,是產品在品質安全認證重要的指標之一。很多產品在做產品安全認證時都會遇到產品測試不合格的情況,

尤其是在電磁相容測試(即EMC測試)出錯頻率更是普遍。當產品一旦測試不合格,那麼隨之而來的肯定是EMC整改通知書。

在EMC整改過程中很多管理人和技術人員並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。

一、EMC整改意見

1、在拿到整改意見書以後,需要提前定位好EMC整改計畫。沒有定位好計畫就去盲目的整改產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,對於這裡小編覺得主要可以分為兩點。第一:直覺判斷,需要完全依託工程師的直覺和經驗來進行判斷。第二:比較測試,根據測試儀器所提供的資料來進行分析問題。

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、遮罩體洩漏整改流程:

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。

當低頻時,電容C由於阻抗Z比較大,有用信號可以順利通過;

當高頻時,電容C由於阻抗Z已經很小了,相當於把高頻雜訊短路到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陶瓷的模型參數如下:

由於等效模型中既有電容C,也有電感L,組成了二階系統,就存在不穩定性。對電路回路來說,就是會發生諧振,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,諧振點之後就不再是電容了。

3、LC濾波何時使用

如果串聯電感L,再並聯組成C,就形成了LC濾波:

單獨一個電容C是一階系統,單獨一個電感L也是一階系統,在幅值衰減斜率是-20dB。但LC組成的二階系統,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驅動電機等。但實際上,這個20kHz僅代表PWM的脈衝週期是50us:

那麼所謂的20kHz PWM在頻域上的頻率點落在哪裡呢,如下公式:

對於階躍信號來說,由於上升時間tr無窮小,則頻率f無窮大。當頻率高了之後,寄生參數則不能在忽略,會引發很多諧振的問題。

從信號上來看,就是很陡峭的階躍信號會有過沖和振盪的問題。簡單來說就是頻率f越大,則雜訊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

由於細分工種的問題,原理圖和PCB被割裂開來,由兩組人進行分工作業:

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工具軟體中用的詞比較準確,Trace,蹤跡/軌跡)。

往往在設計階段A-》B-》C是都會關注的。如果EMC出現問題,除了要在原理圖上查找電路參數的問題,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採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,然後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像回流路徑,有點意識流的感覺。

6、總結

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驅動電機等。但實際上,這個20kHz僅代表PWM的脈衝週期是50us:

那麼所謂的20kHz PWM在頻域上的頻率點落在哪裡呢,如下公式:

對於階躍信號來說,由於上升時間tr無窮小,則頻率f無窮大。當頻率高了之後,寄生參數則不能在忽略,會引發很多諧振的問題。

從信號上來看,就是很陡峭的階躍信號會有過沖和振盪的問題。簡單來說就是頻率f越大,則雜訊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

由於細分工種的問題,原理圖和PCB被割裂開來,由兩組人進行分工作業:

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工具軟體中用的詞比較準確,Trace,蹤跡/軌跡)。

往往在設計階段A-》B-》C是都會關注的。如果EMC出現問題,除了要在原理圖上查找電路參數的問題,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採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,然後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像回流路徑,有點意識流的感覺。

6、總結