電子產(chǎn)品的EMC整改方法實例

1、Electronic Technology 電子技術(shù) 93【關(guān)鍵詞】 EMC 整機的電磁兼容性 整改案例1 EMC相關(guān)知識介紹1.1 EMCElectromagnetic compatibility, 電 磁 兼 容 性 (EMC=EMI+EMS, EMI (Electromagnetic Interference :電 磁 干 擾, 主 要 包 括 輻 射 發(fā) 射、 傳 導(dǎo) 發(fā) 射。 EMS (Electromagnetic Susceptibility :電磁抗擾度,主要包括輻射抗 擾、傳導(dǎo)抗擾。 1.2 EMC定義及要素EMC 定義:在同一電磁環(huán)境中,設(shè)備能 夠不因為其他設(shè)備的干擾影響正

2、常工作,同時 也不對其他設(shè)備產(chǎn)生影響工作的干擾。 EMC 三要素如圖 1,缺少任何一個都構(gòu)不成 EMC 問題。電子產(chǎn)品的 EMC 整改方法實例文/高維勝EMC 的各種指標(biāo)是目前在所 有標(biāo)準(zhǔn)要求的項目中,在產(chǎn)品設(shè) 計時最難以達(dá)到的;由于 EMC 的 設(shè)計經(jīng)驗較少,經(jīng)常在設(shè)計完成 之后才進(jìn)行 EMC 的測試,一旦測 試發(fā)現(xiàn)問題,會出現(xiàn)產(chǎn)品準(zhǔn)備上 市銷售時 EMC 的問題總是沒有時 間解決,項目不斷的延遲,需要 再花費大量的時間去解決,相信 這是每位遇到 EMC 問題的研發(fā)人 員的深刻體會。電子產(chǎn)品的輻射 發(fā)射與傳導(dǎo)發(fā)射兩個項目,是國 家 3C 認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)(GB13837-2012、 GB9254-2

3、008強制檢測的項目, 而電子產(chǎn)品在這兩個項目上花費 的整改周期也很長,為此,本文 根據(jù)作者在 EMC 實驗室工作多年 的工作經(jīng)驗,通過向設(shè)計師學(xué)習(xí) 和交流,結(jié)合有關(guān)資料,總結(jié)出 以下 EMC 整改方法與整改措施。摘要 2 整機測試出現(xiàn)的EMC超標(biāo),主要是30M-1G的輻射問題,主要采取以下方法2.1 首先整機用電腦測試軟件進(jìn)行水平極化方 向和垂直極化方向的預(yù)掃,若出現(xiàn)超標(biāo)噪聲 點,初步判斷輻射主要是由水平線還是有垂直 線產(chǎn)生的當(dāng)接收天線為水平時噪聲強度較高,可 以推測此噪聲來源主要是由產(chǎn)品內(nèi)或外的水平 線所造成,而當(dāng)接收天線為垂直時噪聲強度較 高,可以推測此噪聲來源主要是由產(chǎn)品內(nèi)或外 的垂直

4、線所造成, 2.2 判斷最大輻射位置在 EMC 測試時,除了天線要測試水平與 垂直二個極化方向外,待測物的桌子要旋轉(zhuǎn) 360度,記錄最大的噪聲讀值,因此當(dāng)發(fā)現(xiàn)噪 聲無法符合時,除了先判斷水平和垂直噪聲的 差異外,便是要將待測物旋轉(zhuǎn)到最大的噪聲位 置,由于電子產(chǎn)品其噪聲的輻射往往會在某一 個角度最大,而此時待測物面向天線的位置, 往往是造成輻射的來源,通常要分析這位置附 近的組件、導(dǎo)線及屏蔽效果,如此則較容易鎖 定范圍,再仔細(xì)分析問題2.3 判斷輻射主要是由共?；虿钅ｒ}擾產(chǎn)生的對噪聲頻譜預(yù)掃圖形進(jìn)行分析,若看到 整個頻帶的基線為一寬帶的噪聲,我們可以視 為共模騷擾的噪聲,若其上一支支單獨的噪聲

5、點可以視為差騷擾模噪聲。將噪聲分布情形分 成共模騷擾和差騷擾模的作用,主要便是要判 斷其分別造成的輻射來源機制,如此幫助找到 問題點及對策的方法。造成共模騷擾的原因主要是接地與屏蔽, 也就是當(dāng)發(fā)現(xiàn)的噪聲非常高時,則要先考慮產(chǎn) 品內(nèi)的接地與屏蔽的問題。而造成差騷擾模的 原因則主要是線的問題, 包括電路板上的布線、 產(chǎn)品內(nèi)部的各種導(dǎo)線及外部的連接線,故要從 連線和 PCB 布線來找出問題,能夠從這兩個 方面先把問題厘清,對于深入細(xì)部的修改是很 有幫助的。2.4 用諧波判斷噪聲源大部份噪聲測試的頻譜圖,皆可以看到 如下之一支支等距的噪聲,這一支支等距的噪 聲亦即為噪聲的諧波,通?？捎善渑袛嘣肼暤?來

6、源。計算每一支等距噪聲差,即為噪聲的源 頭頻率,一般為晶振,內(nèi)存時鐘等,由于在電 路板上往往會使用數(shù)個不同頻率的晶振、 時鐘 , 以致有時無法判斷是那一個晶振、 時鐘所造成, 利用這個方法有時可以很快的確定是那一個晶 振、時鐘造成,然后再出對策,如此可省除逐 一拆除晶振、時鐘判斷,或者在電路板上逐一 割線判斷的麻煩。2.5 用頻譜儀對噪聲點進(jìn)行判斷除了使用諧波的觀念來判斷噪聲的來源 外,尚可將噪聲點展開來判斷,也就是將頻譜 分析儀的范圍減小,然后研究造成的機制。由于造成輻射噪聲的成因很多,而產(chǎn)品 也可能有多種功能組件會引起噪聲干擾,通常 頻譜分析儀設(shè)定由 30MHz 測到 1000MHz ,如

7、 此可以很快看出有那些噪聲無法符合要求,但 是因為頻寬設(shè)定太大,故噪聲幾乎都是一支一 支的狀態(tài)顯現(xiàn),無法對寬帶噪聲進(jìn)行分析,如 果我們將頻譜的范圍減小到 100kHz ,此時便 可對產(chǎn)生噪聲的波形進(jìn)行具體分析,結(jié)合產(chǎn)品圖 1圖 3圖 4圖 2電子技術(shù) Electronic Technology電路找到噪聲源。 2.6 以液晶電視為例 在不影響電源開機的情況下可以將導(dǎo)線 或連接線逐一取下, 看頻譜分析儀的噪聲大小, 以此確定輻射源,采取相應(yīng)對策:(1對上屏線產(chǎn)生的輻射騷擾,改變上 屏線走向,將上屏線與液晶屏金屬背板用導(dǎo)電 布連接;改變軟件參數(shù),對上屏頻率展頻;(2對各種連線產(chǎn)生的輻射騷擾,改變

8、連線的走向,將連線用導(dǎo)電布與液晶屏金屬背 板連接;(3主板產(chǎn)生的輻射騷擾,用導(dǎo)電泡綿 將主板 CPU 、內(nèi)存與液晶屏金屬背板連接;(4接地不良產(chǎn)生的輻射騷擾,擰緊金 屬接地螺釘,增加接地點; (5在引起輻射超標(biāo)的連接線上加磁環(huán)。3 整改實際案例3.1 針對產(chǎn)品已經(jīng)研制結(jié)束的整改措施 3.1.1 現(xiàn)象:空調(diào) KFR-72LW-Q1V 傳導(dǎo)測試不 合格對策:在電源端加磁環(huán)后測試合格,如 圖 2。整改前測試曲線如圖 3。 整改后測試曲線如圖 4。3.1.2 現(xiàn)象:液晶電視 LE40C19市場審核輻射 場強測試不合格對策:將揚聲器線與液晶金屬背板相連 (通過導(dǎo)電布 ,測試合格,如圖 5所示。 整改前測

9、試曲線,如圖 6所示。 整改后測試曲線,如圖 7所示。 3.2 針對產(chǎn)品在研制階段的整改措施典型的產(chǎn)品電磁輻射問題如圖 8所示, 有一些頻率點上超出標(biāo)準(zhǔn)的要求,由于輻射發(fā) 射的測試不確定度很大,各個實驗室之間的測 試結(jié)果差異很大,許多公司都要求輻射發(fā)射的 測試結(jié)果有 4-6dB 的裕量。類似輻射發(fā)射超標(biāo)的情況經(jīng)常發(fā)生,要 想解決,須弄清楚輻射產(chǎn)生的根本原因,據(jù)筆 者分析,可能的輻射問題來源有:(1印刷線路板中走線問題引起的,如 圖 9。 在 PCB 板走線中應(yīng)該注意一些高速信號 的回流路徑,我們知道信號即有電壓也會存在 電流,而信號電流總是要流回其源頭,如果高 速信號的回流路徑過大,形成環(huán)路,

10、很容易對 外輻射能量。(2連接 PCB 板的電纜引走的問題,如 圖 10。如圖 10中,與電路板相連的電纜也是產(chǎn) 生輻射問題的原因之一,因為高速信號電流在 電纜中流動由于環(huán)路和阻抗不匹配等原因很易 對外產(chǎn)生共?；虿钅５碾姶泡椛?。同理,在多圖 5圖 6圖 7圖 8下轉(zhuǎn) 95頁Electronic Technology 電子技術(shù) 95【關(guān)鍵詞】 光電識別 精度優(yōu)化 集成光源1 光電傳感器概述提高光電傳感器精度的關(guān)鍵技術(shù)文/蔡佳朋光電傳感器是用于通過使用 通常為紅外線的光發(fā)射器和光電 接收器來檢測物體的距離,它們 廣泛用于工業(yè)制造中,光電傳感 器使用光束來檢測物體是否存在, 此技術(shù)用于識別對象的大小

11、和對 比度。通常集成光源,測量裝置 和光電傳感器系統(tǒng)的一部分,一 般連接到電觸發(fā)器使得其對光傳 感器內(nèi)的信號的變化作出反應(yīng)。 本文通過介紹影響光電傳感器精 度的因素來探究提高光電傳感器 精度的策略,通過算法與硬件兩 方面的綜合優(yōu)化來提升傳感器的 工作效能,提高其精度對于光電 科研能力的提高有著長遠(yuǎn)的意義。摘要 1.1 光電傳感器的工作原理光電傳感器是通過使用一般為紅外線的 光發(fā)射器和光電接收器來檢測物體的距離或存 在的設(shè)備。它們主要用于工業(yè)生產(chǎn)中,有三種 不同的類型:相對(通過光束,回射和接近 感測(漫射。通過波束裝置包括位于發(fā)射器 的視線內(nèi)的接收器,當(dāng)光束被阻擋而從發(fā)射器 到無法達(dá)接收器時,

12、可以檢測到物體?；厣溲b 置將發(fā)射器和接收器放置在相同的位置,并使 用反射器將光束從發(fā)射器彈回到接收器。當(dāng)光 束被中斷并且未能到達(dá)接收器時, 感測到物體。接近感測(漫射裝置中透射的輻射必須 從物體反射以到達(dá)接收器的位置,在這種模式 下,當(dāng)接收器接收到發(fā)送源信號時可檢測到對象。與反射傳感器中一樣,漫射傳感器發(fā)射器 和接收器位于同一殼體中。將檢測目標(biāo)光線射 入反射器, 使得光的檢測信號從干擾對象反射, 發(fā)射器發(fā)出在所有方向上擴散的光束(最常見的是脈沖紅外光、可見紅光或激光,填充檢 測區(qū)域。然后光線進(jìn)入該區(qū)域并且將光束的一 部分偏轉(zhuǎn)回到接收器,當(dāng)足夠的光落在接收器 上時,發(fā)生檢測并打開或關(guān)閉輸出。許多

13、光敏 部件對紅外線敏感, 適宜于紅外線光譜區(qū)工作。 光電傳感器的檢測范圍是其視線或者傳感器可 以檢索信息的最大距離減去最小距離,最小可 檢測對象是光電頭可以檢測的最小范圍,更精 確的傳感器通?？梢跃哂袡z測的極小尺寸物體 的能力。1.2 光電傳感器的發(fā)展獨立的光電傳感器包含光學(xué)元件以及電 子元件,它只需要一個電源。傳感器執(zhí)行其本 身的調(diào)制,解調(diào),放大和輸出切換功能。光傳 感器的一個特征是其測量來自一個或多個光束 的變化的能力,光電傳感器可以在單點法或通 過點的分布工作,使用單點方法,需要單獨的 相變來激活傳感器,在分布概念方面,傳感器 層電路板中,如果疊層設(shè)計不合理,疊層之間的電磁場耦合存在天線

14、效應(yīng),對外進(jìn)行能量輻 射;輻射的能量從哪里出來,如何解決?通常 要花費工程師相當(dāng)長的時間來進(jìn)行分析解決。 通過仿真分析結(jié)果則很清晰表明的產(chǎn)生輻射問 題的機理,在高頻狀態(tài)下,電流總是尋找最短 路徑回到源端, 在存在障礙的情況下 (高阻抗、 環(huán)流面積大就會對產(chǎn)生輻射。5 總結(jié)總之,解決 EMC 的問題應(yīng)該在產(chǎn)品研發(fā) 的過程之中予以解決,而不是在產(chǎn)品研發(fā)完成 之后再進(jìn)行修補,在設(shè)計中應(yīng)遵循一些 EMC 的設(shè)計導(dǎo)則,項目團(tuán)隊對電路設(shè)計和 PCB 設(shè) 計進(jìn)行評審,并在每個研發(fā)階段應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的 EMC 工程測試,以發(fā)現(xiàn)潛在的問題。從 EMC問題產(chǎn)生的根源上解決問題永遠(yuǎn)比在表面上解 決(如屏蔽要好的多,且成本更低,且在整 個項目研發(fā)流程中,對 EMC 問題解決的越晚, 所產(chǎn)生的成本會更高。參考文獻(xiàn)1郭銀景 . 電磁兼容原理及應(yīng)用教程 M.北京 :清華大學(xué)出版社 ,2004.2錢 振 宇 . 開 關(guān) 電 源 的 電 磁 兼 容 性 設(shè)計 與 測 試 M.北 京 :電 子 工 業(yè) 出 版 社 ,2006(05:12.3楊迎建 . 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)實