資深EMC工程師總結:EMC整改流程及常見問題
發布時間:2017-09-26 責任編輯:wenwei
【導讀】EMC主(zhu)要(yao)是(shi)通(tong)過(guo)測(ce)試(shi)產(chan)品(pin)在(zai)電(dian)磁(ci)方(fang)麵(mian)的(de)幹(gan)擾(rao)大(da)小(xiao)和(he)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)的(de)綜(zong)合(he)評(ping)定(ding),是(shi)產(chan)品(pin)在(zai)質(zhi)量(liang)安(an)全(quan)認(ren)證(zheng)重(zhong)要(yao)的(de)指(zhi)標(biao)之(zhi)一(yi)。很(hen)多(duo)產(chan)品(pin)在(zai)做(zuo)產(chan)品(pin)安(an)全(quan)認(ren)證(zheng)時(shi)都(dou)會(hui)遇(yu)到(dao)產(chan)品(pin)測(ce)試(shi)不(bu)合(he)格(ge)的(de)情(qing)況(kuang),尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)測(ce)試(shi)(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。
首先我們來從EMC測試項目構成說起,EMC主要包含兩大項:EMI(幹擾)和EMS(產品抗幹擾和敏感度)。當然這兩大項中又包括許多小項目,EMI主要測試項:RE(產品輻射,發射)、CE(產品傳導幹擾)、Harmonic(諧波)、Ficker(閃爍)。EMS主要測試項:ESD(產品靜電)、EFT(瞬態脈衝幹擾)、DIP(電壓跌落)、CS(傳導抗幹擾)、RS(輻射抗幹擾)、Surge(雷擊)、PMS(磁場抗擾)。通過這些測試項目我們不難看出EMC測試主要圍繞產品的電磁幹擾和敏感度兩部分,如果一旦產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。
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整改計劃。沒有定位好計劃就去盲目的整改產品就像無頭的蒼蠅一樣到處亂動,這樣隻會增加整改的成本。
2、定位手段,對於這裏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驗來進行判斷。第二:比較測試,根據測試儀器所提供的數據來進行分析問題。
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、屏蔽體泄漏整改流程:

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陶瓷的模型參數如下:

由於等效模型中既有電容C,也有電感L,組成了二階係統,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是一階係統,單獨一個電感L也是一階係統,在幅值衰減斜率是-20dB。但LC組成的二階係統,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的脈衝周期是50us:

那麼所謂的20kHz PWM在頻域上的頻率點落在哪裏呢,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衝和振蕩的問題。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采集到的信號被幹擾到了,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象回流路徑,有點意識流的感覺。
6、總結

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