EMC測(cè)試經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法

在這個(gè)高科技迅猛發(fā)展的時(shí)代，各類(lèi)電子電氣設(shè)備層出不窮，電磁環(huán)境也日益復(fù)雜。電子設(shè)備進(jìn)行必要的電磁兼容EMC測(cè)試，成為必然選擇。但EMC測(cè)試項(xiàng)目費(fèi)用較貴，EMC實(shí)驗(yàn)室造價(jià)昂貴，絕大部分測(cè)量設(shè)備又需要采用進(jìn)口設(shè)備，導(dǎo)致建造EMC實(shí)驗(yàn)室較困難。產(chǎn)品的EMC性能是設(shè)計(jì)階段賦予的，一般電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)如果不考慮EMC因素，就會(huì)很容易導(dǎo)致EMC測(cè)試失敗，以致不能通過(guò)相關(guān)EMC法規(guī)的測(cè)試或認(rèn)證。例如，產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)工程師們根據(jù)需求，設(shè)計(jì)出效果良好的濾波電路，置入產(chǎn)品I/O(輸入/輸出）接口的前級(jí)，可使因傳導(dǎo)而進(jìn)入系統(tǒng)的干擾噪聲消除在電路系統(tǒng)的入口處；設(shè)計(jì)出隔離電路（如變壓器隔離和光電隔離等）解決通過(guò)電源線、信號(hào)線和地線進(jìn)入電路的傳導(dǎo)干擾，同時(shí)阻止因公共阻抗、長(zhǎng)線傳輸而引起的干擾；設(shè)計(jì)出能量吸收回路，從而減少電路、器件吸收的噪聲能量；通過(guò)選擇元器件和合理安排的電路系統(tǒng)，使干擾的影響減少。

電磁兼容性（EMC，即Electromagnetic Compatibility）是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁騷擾的能力。因此，EMC包括兩個(gè)方面的要求：一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁騷擾(Electromagnetic Disturbance)不能超過(guò)一定的限值；另一方面是指設(shè)備對(duì)所在環(huán)境中存在的電磁騷擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性(Electromagnetic Susceptibility，即EMS)。

一、靜電放電ESD抗擾度檢測(cè)

靜電分為接觸放電和空氣放電，靜電是積累的高壓，當(dāng)接觸到設(shè)備的金屬外殼時(shí)會(huì)瞬間放電，會(huì)干擾到電子設(shè)備的正常工作，可能引起設(shè)備故障或重啟，在安全性規(guī)則較好的場(chǎng)合這是不允許的。

靜電會(huì)干擾顯示效果，可能出現(xiàn)顯示閃爍或黑屏，干擾正常顯示和操作。靜電還有可能引起CPU工作異常，程序死機(jī)或重啟，這在客戶的正常使用中都是不允許的。

如果在產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)階段采用EMC的相關(guān)設(shè)計(jì)，做靜電抗擾度實(shí)驗(yàn)不必過(guò)分擔(dān)心，通過(guò)設(shè)計(jì)，對(duì)靜電積累的電荷進(jìn)行良好的泄放，一般都不會(huì)干擾系統(tǒng)的正常工作。

二、電快速瞬變脈沖群EFT抗擾度檢測(cè)

電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)是一系列的高頻高壓瞬變脈沖施加在設(shè)備上，觀察設(shè)備是否受到其干擾。防護(hù)群脈沖干擾的主要方法是“疏導(dǎo)”與“堵”，就像我們古代的治水一樣，“疏導(dǎo)”就是提供泄放回路，是干擾在進(jìn)入系統(tǒng)之前，泄放至大地，良好的屏蔽層接地，可以泄放大部分動(dòng)干擾，“堵”是使群脈沖濾除在設(shè)備之外，增加磁環(huán)，效果明顯，封閉磁環(huán)的效果好于對(duì)扣磁環(huán)，也可以將磁環(huán)加入到板級(jí)中，固定在印制板中，這樣使設(shè)備更可靠。

對(duì)電源線、信號(hào)線、通訊線兩端增加磁環(huán)，可以對(duì)群脈沖干擾進(jìn)行防護(hù)。

三、雷擊浪涌沖擊抗擾度試驗(yàn)檢測(cè)

雷擊浪涌主要包含兩個(gè)方面，一個(gè)是電源防雷，一個(gè)是信號(hào)防雷。

電源防雷主要是針對(duì)系統(tǒng)級(jí)而言的，系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)要按照三級(jí)防雷設(shè)計(jì)，總電源進(jìn)入端設(shè)置電源防雷，可以對(duì)系統(tǒng)的電源進(jìn)行一級(jí)防護(hù)，電源經(jīng)過(guò)電源防雷后，進(jìn)入隔離變壓器，隔離變壓器可以對(duì)電磁干擾信號(hào)進(jìn)行較好的防護(hù)，抑制其對(duì)系統(tǒng)的干擾。后進(jìn)入U(xiǎn)PS，UPS可以濾除一部分干擾信號(hào)，這樣電源再進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)備，電源是說(shuō)說(shuō)純凈的電源，可以使系統(tǒng)更好、更可靠的工作。

信號(hào)防雷則是對(duì)系統(tǒng)的信號(hào)通路進(jìn)行防護(hù)，主要涉及的是板級(jí)設(shè)計(jì)，在板級(jí)設(shè)計(jì)中增加防雷器件，如氣體放電管，增加TVS泄放回路，當(dāng)有大電流時(shí)通過(guò)配套電阻和TVS、氣體放電管泄放，對(duì)后級(jí)電路起到保護(hù)作用。而后信號(hào)進(jìn)行光電隔離，再進(jìn)入系統(tǒng)，系統(tǒng)可以采集到一個(gè)穩(wěn)定的信號(hào)，使系統(tǒng)正常分析判斷，正常發(fā)出指令，正常工作。另一方面就是設(shè)計(jì)較寬的信號(hào)范圍，信號(hào)正常波動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)正常工作。

四、射頻場(chǎng)感應(yīng)傳導(dǎo)騷擾抗擾度CS檢測(cè)

傳導(dǎo)抗擾度抗擾度試驗(yàn)可能會(huì)對(duì)顯示信號(hào)、采集驅(qū)動(dòng)等造成干擾，可能使顯示閃爍或黑屏，干擾設(shè)備操作，可能使采集驅(qū)動(dòng)工作異常，采集不到需要的信號(hào)，無(wú)法驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

傳導(dǎo)抗擾度試驗(yàn)是0.15MHz～80MHz頻率范圍內(nèi)對(duì)信號(hào)線、電源進(jìn)行干擾，3級(jí)強(qiáng)度是電壓為10V。

射感防護(hù)的原則是將電源、信號(hào)線的屏蔽做好，屏蔽層良好接地，選購(gòu)合適頻率進(jìn)行濾波，將干擾濾除。

五、EMC整改小技巧

1、150kHz-1MHz，以差模為主，1MHz-5MHz，差模和共模共同起作用，5MHz 以后基本上是共模。差模干擾的分容性藕合和感性藕合。一般1MHz以上的干擾是共模，低頻段是差摸干擾。用一個(gè)電阻串個(gè)電容后再并到Y(jié)電容的引腳上，用示波器測(cè)電阻兩引腳的電壓可以估測(cè)共模干擾。

2、保險(xiǎn)過(guò)后加差模電感或電阻。

3、小功率電源可采用PI型濾波器處理(建議靠近變壓器的電解電容可選用較大些)。

4、前端的π型EMI零件中差模電感只負(fù)責(zé)低頻EMI，體積別選太大(DR8太大，能用電阻型式或DR6更好)否則幅射不好過(guò)，必要時(shí)可串磁珠，因?yàn)楦哳l會(huì)直接飛到前端不會(huì)跟著線走。

5、傳導(dǎo)冷機(jī)時(shí)在0.15MHz-1MHz超標(biāo)，熱機(jī)時(shí)就有7dB余量。主要原因是初級(jí)BULk電容DF值過(guò)大造成的，冷機(jī)時(shí)ESR比較大，熱機(jī)時(shí)ESR比較小，開(kāi)關(guān)電流在ESR上形成開(kāi)關(guān)電壓，它會(huì)壓在一個(gè)電流LN線間流動(dòng)，這就是差模干擾。解決辦法是用ESR低的電解電容或者在兩個(gè)電解電容之間加一個(gè)差模電感。

6、測(cè)試150kHz總超標(biāo)的解決方案：加大X電容看一下能不能下來(lái)，如果下來(lái)了說(shuō)明是差模干擾。如果沒(méi)有太大作用那么是共模干擾，或者把電源線在一個(gè)大磁環(huán)上繞幾圈， 下來(lái)了說(shuō)明是共模干擾。如果干擾曲線后面很好，就減小Y電容，看一下布板是否有問(wèn)題，或者就在前面加磁環(huán)。

7、可以加大PFC輸入部分的單繞組電感的電感量。

8、PWM線路中的元件將主頻調(diào)到60kHz左右。

9、用一塊銅皮緊貼在變壓器磁芯上。

10、共模電感的兩邊感量不對(duì)稱(chēng)，有一邊匝數(shù)少一匝也可引起傳導(dǎo)150kHz-3MHz超標(biāo)。11、一般傳導(dǎo)的產(chǎn)生有兩個(gè)主要的點(diǎn)：200kHz和20MHz左右，這幾個(gè)點(diǎn)也體現(xiàn)了電路的性能;200kHz左右主要是漏感產(chǎn)生的尖刺;20MHz左右主要是電路開(kāi)關(guān)的噪聲。處理不好變壓器會(huì)增加大量的輻射，加屏蔽都沒(méi)用，輻射過(guò)不了。

12、將輸入BUCk電容改為低內(nèi)阻的電容。

13、對(duì)于無(wú)Y-CAP電源，繞制變壓器時(shí)先繞初級(jí)，再繞輔助繞組并將輔助繞組密繞靠一邊，后繞次級(jí)。

14、將共模電感上并聯(lián)一個(gè)幾k到幾十k電阻。

15、將共模電感用銅箔屏蔽后接到大電容的地。

16、在PCB設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將共模電感和變壓器隔開(kāi)一點(diǎn)以免互相干擾。

17、保險(xiǎn)套磁珠。

18、三線輸入的將兩根進(jìn)線接地的Y電容容量從2.2nF減小到471。

19、對(duì)于有兩級(jí)濾波的可將后級(jí)0.22uFX電容去掉(有時(shí)前后X電容會(huì)引起震蕩) 。

20、對(duì)于π型濾波電路有一個(gè)BUCk電容躺倒放在PCB上且靠近變壓器此電容對(duì)傳導(dǎo)150kHz-2MHz的L通道有干擾，改良方法是將此電容用銅泊包起來(lái)屏蔽接到地，或者用一塊小的PCB將此電容與變壓器和PCB隔開(kāi)?；蛘邔⒋穗娙萘⑵饋?lái)， 也可以用一個(gè)小電容代替。

21、對(duì)于π型濾波電路有一個(gè)BUCk電容躺倒放在PCB上且靠近變壓器此電容對(duì)傳導(dǎo)150kHz-2MHz的L通道有干擾，改良方法是將此電容用一個(gè)1uF/400V或者說(shuō)0.1uF/400V電容代替， 將另外一個(gè)電容加大。

22、將共模電感前加一個(gè)小的幾百u(mài)H差模電感。

23、將開(kāi)關(guān)管和散熱器用一段銅箔包繞起來(lái)，并且銅箔兩端短接在一起，再用一根銅線連接到地。

24、將共模電感用一塊銅皮包起來(lái)再連接到地。

25、將開(kāi)關(guān)管用金屬套起來(lái)連接到地。

26、加大X2電容只能解決150kHz左右的頻段，不能解決20MHz以上的頻段，只有在電源輸入加以一級(jí)鎳鋅鐵氧體黑色磁環(huán)，電感量約50uH-1mH。

27、在輸入端加大X電容。

28、加大輸入端共模電感。

29、將輔助繞組供電二極管反接到地。

30、將輔助繞組供電濾波電容改用瘦長(zhǎng)型電解電容或者加大容量。

31、加大輸入端濾波電容。

32、150kHz-300kHz和20MHz-30MHz這兩處傳導(dǎo)都不過(guò)，可在共模電路前加一個(gè)差模電路。也可以看看接地是否有問(wèn)題，該接地的地方一定要加強(qiáng)接牢，主板上的地線一定要理順，不同的地線之間走線一定要順暢不要互相交錯(cuò)的。

33、在整流橋上并電容，當(dāng)考慮共模成分時(shí)，應(yīng)該鄰角并電容，當(dāng)考慮差模成分時(shí)，應(yīng)該對(duì)角并電容。

34、加大輸入端差模電感。

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