手機安規(guī) EMC測試案例分析

手機安規(guī)EMC測試什么是安規(guī)？安規(guī)就是平安標準，目前是指電子產(chǎn)品在設(shè)計中必須保持和遵守的標準。簡單地說，安規(guī)其實就是產(chǎn)品認證中對產(chǎn)品平安的要求。常見的安規(guī)認證：UL—美國TUV,VDE,GS—德國CCC—中國PSE—日本安規(guī)測試工程有：1，輸入測試。2，SELV〔平安地電壓電路〕回路測試。3，LPS〔有功率限制的電源〕測試。4，heatingtest〔溫升測試〕。5對電池的相關(guān)測試?！矃⒖糏EC/EN60950-1〕6，如果是塑料外殼，需要對塑料外殼進行一些材料測試。7，元件短路開路測試.各國的安規(guī)認證標志各國的安規(guī)認證標志中國強制認證〔CCC〕標志認證標志根本圖案認證標志圖案〔S代表平安〕隨著無線通信技術(shù)的開展，各種無線通信產(chǎn)品隨之應(yīng)用到各種領(lǐng)域中，是無線通信產(chǎn)品中最重要、應(yīng)用最廣泛、最貼近人民生活的無線通信產(chǎn)品，在國內(nèi)可以說是主要的通信工具。如此數(shù)量眾多的無線通信產(chǎn)品，必然會造成電磁環(huán)境的復雜化，在此環(huán)境中能夠正常工作且不會影響其它設(shè)備，其電磁兼容性尤為重要，因此要對進行電磁兼容性進行測試，來保證的電磁兼容性能。那么什么是電磁兼容〔EMC〕呢？電磁兼容〔EMC〕是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。EMC的構(gòu)成要素：目前國內(nèi)使用的制式前國內(nèi)使用的有五種制式，分別是GSM，CDMA，TD-SCDMA，WCDMA和CDMA2000，詳見下表序號名稱通信技術(shù)頻段（MHz）備注1GSM手機頻分雙工頻段1：890-915頻段2：1710-17852G手機secondgeneration2CDMA手機碼分多址接入825-8403TD-SCDMA手機時分-同步碼分多址接入頻段1：1880-1900頻段2：2010-20253G手機3rdGeneration4WCDMA手機寬帶碼分多址接入1940-19555CDMA2000手機碼分多址接入（第三代通信技術(shù)）1920-1935還有一些其它制式，如GSM還有使用850MHz，1900MHz頻段的，我國目前沒有使用。電磁兼容測試標準不同制式的電磁兼容測試時，選擇不同的行業(yè)標準，依據(jù)的根底標準相同，見下表序號名稱行業(yè)標準基礎(chǔ)標準1GSM手機YD1032-2000《900/1800MHzTDMA數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)電磁兼容性限值和測量方法

第一部分：移動臺及其輔助設(shè)備》GB9254-2008《信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測試方法》

GB/T17626.2-GB/T17626.11系列抗擾性標準2CDMA手機GB19484.1-2004《800MHzCDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)電磁兼容性要求和測量方法

第一部分：移動臺及其輔助設(shè)備》3TD-SCDMA手機YD/T1592.1－2007《2GHzTD-SCDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)電磁兼容性要求和測量方法

第1部分：用戶設(shè)備及其輔助設(shè)備》4WCDMA手機YD/T1595.1－2007《2GHzWCDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)電磁兼容性要求和測量方法

第1部分：用戶設(shè)備及其輔助設(shè)備》5CDMA2000手機YD/T1597.1－2007《2GHzcdma2000數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)電磁兼容性要求和測量方法

第1部分：用戶設(shè)備及其輔助設(shè)備》雖然的制式不同，但是電磁兼容要測試的工程相同，根據(jù)不同的要求來選擇需要測試的工程，電磁兼容測試工程見表1和表2。表1騷擾測量工程序號測量項目適用端口1傳導雜散騷擾手機的天線連接器端口2輻射雜散騷擾手機的機殼端口3輻射連續(xù)騷擾輔助設(shè)備的機殼端口4傳導連續(xù)騷擾AC電源輸入端口表2抗擾度試驗工程序號試驗項目適用端口1靜電放電抗擾度機殼端口2輻射騷擾抗擾度機殼端口3電快速瞬變脈沖群抗擾度AC電源輸入端口4浪涌（沖擊）抗擾度AC電源輸入端口5RF場感應(yīng)的傳導騷擾抗擾度DC和AC電源輸入端口6電壓暫降和短時

中斷抗擾度AC電源輸入端口測試時的連接方式通過空間鏈路與基站模擬器建立通信連接，充電器與相連且保持充電狀態(tài)，充電器的交流輸入端與交流電源或測試設(shè)備相連，如圖。電磁兼容測試過程中，有兩種典型的工作狀態(tài)：

通話狀態(tài)：與基站模擬器通過空間鏈路建立并保持通信連接。根據(jù)不同制式，選擇中間的信道頻率。基站模擬器控制工作在最大的發(fā)射功率。與充電器相連并保持充電狀態(tài)

空閑模式：與基站模擬器通過空間鏈路連接，BCCH信道激活，受機與基站模擬器保持同步，處于待機狀態(tài)。

測試過程中，根據(jù)標準的要求選擇的工作狀態(tài)進行電磁兼容測試。對于電磁兼容測試，主要出現(xiàn)問題的工程是：靜電放電抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、傳導騷擾及輻射騷擾。靜電放電抗擾度試驗產(chǎn)生的問題：

1)機通話中斷。2)靜電放電導致機局部功能失效，但靜電放電過程結(jié)束后或者重新啟動機之后失效的功能可以恢復。3)自動關(guān)機或者重新啟動現(xiàn)象。4)靜電放電導致?lián)p壞問題的具體分析通話中斷：造成通話中斷的主要原因是靜電放電對內(nèi)部的射頻電路和或基帶電路造成影響，造成了通信信噪比的下降，信號同步出現(xiàn)問題，從而造成通話中斷；自動關(guān)機或重啟：基帶電路的復位電路受到靜電的干擾導致誤關(guān)機或重啟；局部器件失效：靜電放電過程中高電壓和高電流導致器件的熱失效或者絕緣擊穿。也可能受到靜電放電過程中的強電磁場影響導致器件暫時失效；

軟件故障：靜電干擾信號被當作有用信號被處理，導致操作系統(tǒng)誤響應(yīng)。問題的改進建議1.在設(shè)計方案上考慮靜電放電問題

2.盡量選擇靜電敏感度等級高的器件；

3.器件與靜電源隔離；

4.減少回路面積5.接地平面設(shè)計：盡量在PCB上使用完整的地平面；PCB接地面積越大越好；不要有大的缺口；

6.PCB的接地線需要低阻抗且要有良好的隔離；

7.電源、地布局在板中間比在四周好；

8.在電源和地之間放置高頻旁路電容；

9.保護靜電敏感的元器件。

整改步驟：1〕嘗試直接放電和間接放電、空氣放電和接觸放電，確認耦合路徑

2〕從不同方向放電，觀察現(xiàn)象有何不同，確定所有的放電點和放電路徑

3〕從低到高，在不同電壓下進行試驗，確定在哪個電壓范圍內(nèi)出現(xiàn)不合格現(xiàn)象

4〕多試驗幾臺樣機，分析共性，確認失效原因

5〕根據(jù)耦合路徑、不合格現(xiàn)象、放電路徑，判斷相關(guān)的敏感器件

6〕針對敏感器件制訂解決方案

7〕通過試驗驗證、修正解決方案電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗相關(guān)問題的具體情況電快速瞬變脈沖群產(chǎn)生的原理：當電感性負載〔如繼電器、接觸器等〕在斷開時，由于開關(guān)觸點間隙的絕緣擊穿或觸點彈跳等原因，在斷開處產(chǎn)生的瞬態(tài)騷擾。當電感性負載屢次重復開關(guān)，那么脈沖群又會以相應(yīng)的時間間隙屢次重復出現(xiàn)。這種瞬態(tài)騷擾能量較小，一般不會引起設(shè)備的損壞，但由于其頻譜分布較寬，所以會對移動機的可靠工作產(chǎn)生影響。

該試驗是一種將由許多快速瞬變脈沖組成的脈沖群耦合到移動機的電源端口的試驗。試驗脈沖的特點是：瞬變的短上升時間、重復出現(xiàn)和低能量。該試驗的目的就是為了檢驗在遭受這類暫態(tài)騷擾影響時的性能。一般認為電快速瞬變脈沖群之所以會造成的誤動作，是因為脈沖群對線路中半導體結(jié)電容充電，當結(jié)電容上的能量累積到一定程度，便會引起的誤操作。具體表現(xiàn)為在測試過程中移動機通信中斷、死機、軟件告警、控制及存儲功能喪失等。

電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗相關(guān)問題的改進建議

1)在設(shè)計初期就應(yīng)重點考慮抑制電快速瞬變脈沖群干擾設(shè)計：

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在PCB層電源輸入位置要做好濾波，通常采用的是大小電容組合，根據(jù)實際情況可以酌情再添加一級磁珠來濾除高頻信號，盡量采用外表封裝；

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盡量減小PCB的地線公共阻抗值；

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PCB布局盡量使干擾源遠離敏感電路；

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PCB的各類走線要盡量短；

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減小環(huán)路面積；

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在綜合布線時要注意強弱電的布線隔離、信號線與功率線的隔離，綜合布線是系統(tǒng)很重要的一個設(shè)計組成局部，一個糟糕的綜合布線格局很可能斷送一個設(shè)計精良的PCB的穩(wěn)定性；

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關(guān)鍵敏感芯片需要屏蔽；

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軟件上應(yīng)正確檢測和處理告警信息，及時恢復產(chǎn)品的狀態(tài)；

2)元器件的選擇上應(yīng)使用質(zhì)量可靠的芯片，最好做過芯片級的電磁兼容仿真試驗，質(zhì)量可靠的充電器、數(shù)據(jù)線及電池的選用可提升對電快速瞬變脈沖信號的抑制能力；

3)廠家在組裝生產(chǎn)環(huán)節(jié)中應(yīng)嚴把質(zhì)量關(guān)，做好生產(chǎn)工藝流程控制，盡量保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，減少因個別質(zhì)量問題帶來的測試不合格現(xiàn)象；

4)EFT測試過程中如出現(xiàn)問題，可采用在充電器增加磁環(huán)或者電快速瞬變脈沖群濾波器的方法進行整改，選用磁珠的內(nèi)徑越小、外徑越大、長度越長越好；采用加TVS管的整改方法作用有限；

5)根據(jù)最新GB/T17626.4-2021標準要求，重復頻率將增加100kHz選項，將會比5KHz更為嚴酷，希望廠家及早重視進行相關(guān)的電快速瞬變脈沖群測試防護工作。輻射騷擾與傳導騷擾測試，是使用充電器為進行充電，保持通信狀態(tài)并最大功率發(fā)射的情況下進行電磁兼容測試，即測試的結(jié)果是與充電器聯(lián)合工作的情況下的測試結(jié)果，不合格的原因可能是充電器造成的，也可能是本身造成的，也可能是與充電器聯(lián)合工作時兼容性不好而不合格。輻射騷擾傳導騷擾相關(guān)問題的改進建議1)在設(shè)計階段要充分考慮電磁兼容特性，合理考慮電路板的接地設(shè)計，應(yīng)保持接地環(huán)路盡量小，使用網(wǎng)格接地，信號線或電源線盡量與地線靠近。設(shè)計過程中，對充電器和的充電端口采取濾波措施，對輻射發(fā)射敏感元器件采取屏蔽措施，增加屏蔽罩；2)選擇質(zhì)量好，電磁兼容特性好的元器件；3)優(yōu)化器件的位置、布局和布線，器件布局一直按照功能和器件類型來對元器件進行分組；4)充分考慮充電器與的兼容性