电子产品认证检测中的EMC问题及其分析

国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院电子产品认证检测中的EMC问题及其分析电子发烧友论坛bbs.elecfans.com  检测技术与质量微信公众号：检测宝典 、test-888　电子产品认证中,常出现的EMC问题一．辐射不能满足实验的要求二．传导不能满足实验的要求三．静电不能满足实验的要求对不能满足实验的测试项目.有两种办法进行去考虑Ａ．设计前期没有考虑、或者考虑不周-----事后补救(整改)Ｂ．设计前期考虑EMC问题---------从源头做起.国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院一．辐射不能满足实验的要求辐射发射的原理电子电器设备在正常工作时，会同时向周围空间辐射骚扰．导致产品的EMI测试通不过，在解决产品辐射发射问题，需要了解发射的原因．这样才能更好有效的解决问题．一般产品的对外辐射干扰分为共模发射和差模发射．国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院差模辐射何共模辐射场强计算公式共模辐射场强：E=1.26×I×L×f/r其中：I为共模电流强度；L为共模电流路径长度；f为共模电流频率；r为测试点距离共模路径的距离。减小共模发射，减小共模电流路径的长度，减小共模电流．差模辐射场强：E=6.2×I×A×f2/r其中：I为差模电流强度；A为差模电流环路面积；f为差模电流频率；r为测试点距离差模环路的距离。减小差模发射：减小环路面积，减小差模电流．国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院减小差模和共模干扰的关键根据对产品辐射模型的了解，我们可以初步得出产品ＥＭＩ问题设计解决的关键．　减小设计单板中差模信号的环路面积　减小设计单板中共模信号的回路路径加大共模阻抗，减小高频噪声电流（滤波．隔离．及匹配等措　　　　　　施）增大干扰源与对敏感电路之间的距离国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院EMC三要素明确EMC三要素，是工程师定位与整改EMC问题的前提，明确了辐射发射的源头与耦和路径，工程师整改对策才能有的放失，快速有效的解决问题．国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院EMC三要素干扰源　　耦合路径　　敏感设备缺少一个都不能构成EMC问题，因此只要解决其中的一个因素就可以解决EMC问题．国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院电子产品的干扰源开关电源，继电器，马达，时钟等，同时由时钟输出到数字芯片，数字芯片输出的数字信号都可能导致产品的辐射发射超标．国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院耦合路径分析线路板上的干扰源主要是通过传导和辐射的方式，直接或间接导致系统辐射超标！比如：时钟信号通过空间辐射耦合到电缆，再通过电缆空间辐射耦合到天线接收，最终导致产品辐射发射超标！　对辐射的定位●整改的前提是定位●定位有两种手段：一种是直觉判断，需要完全依靠工程师积累的EMC经验来判断，另一种是比较测试，依靠测试仪器和EMC经验的结合来对问题进行详细的定位判断。国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院对电子产品辐射不合格的定位分析国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院附一张辐射的图：国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院对辐射的图进行分析：1.如果在30-300Mhz之间呈现包状扫描图。判断是电源问题引起的。2.如果在扫描图中，发现是尖点时，需要计算，肯定是电路中的晶振电路的倍频引起的。国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院利用频谱分析利用频谱在样机上面找远场中找到的频点。。国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院解决电路板上处理是一种方法，下面的几种方法同样也可以用．具体如下：１．连接线处加磁环２．电缆采用屏蔽线３．对PCB板的接口进行滤波处理国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院举例－－－导线加磁环国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院举例－－采用屏蔽电缆　　　国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院　　举例－－对PCB板的接口进行滤波处理　　　　　　　国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院对开关电源的整改宽带噪声抑制方法谱线问题描述：30～300MHz频段内出现宽带噪声超标，如下图：•问题定位：一般由电源(或者是低频工作的产品)地噪声辐射引起。问题整改：通过在电源线上增加去耦磁环（可开合）进行验证，如果有改善则说明和电源线有关系，采用以下整改方法：国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院30MHzA滤波器是否良好接地如果设备有一体化滤波器，检查滤波器的接地是否良好，接地线是否尽可能短．建议：金属外壳的滤波器的接地最好直接通过其外壳和地之间的大面积搭接。国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院B滤波器或滤波电路的输入输出是否隔离检查滤波器的输入、输出线是否互相靠近。国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院滤波器输出模块PCB输入C适当调整滤波器件参数•适当调整X/Y电容的容值、差模电感及共模扼流圈的感量；•调整Y电容时要注意安全问题；–改变参数可能会改善某一段的辐射，但是却会导致另外频度变差，所以需要不断的试，才能找到最好的组合。国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院CxCyL1L2L4L3CyL1、L2:差模电感Cx:差模电容L3、L4:共模电感Cy:共模电容D在PCB布线时一定要控制好各回路的回流面积，可以大大减小差模辐射。国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院整改中用到的元器件整改中用到的元器件　滤波的元器件国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院滤波电路中需要考虑的元器件磁珠。国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院滤波电路中的电容的选取．国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院滤波电路中的电感的选取．国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院对连接线上加磁环,进行滤波处理.国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院案例：便携式DVD的整改辐射整改案例国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院辐射整改案线上加磁环和导电棉国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院辐射整改案例通过喷导电漆对样机屏蔽处理.国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院整改后辐射扫描图:.国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院整改案例２（银行卡读卡器）.国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院整改案例２.国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院整改案例２.国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院传导整改：.国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院适当调整滤波器件参数（整改传导问题）国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院静电整改1.采用抗干扰能力强的IC2.对IC的供电加TVS.压敏电阻国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院　　　　　产品在设计当中需要考虑EMC问题国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院产品原理设计阶段需要考虑１．滤波和防护器件的考虑（电源输入的接口滤波器根据产品功率。电源口防雷的设计、检查芯片、时钟驱动、风扇、电机的滤波电路）２．电源滤波设计３．接口防护滤波的处理４．关键电路设计国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院　PCB的设计需要考虑的阶段１．层结构的安排２．电源、地的分割３．重要器件的布局４．滤波电容的布局５．防护器件的摆放位置国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院PCB板上局部方案的设计1.接口电路的走线控制2.晶振时钟走线的处理3.其他高速走线的处理4.其他关键走线的控制（复位信号、串口走线）国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院通过具体的案例进行分析在对PCB设计中，对主芯片和电源管脚增加0.001uf小电容。国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院•结合出现的问题图，电路设计中如何考虑EMC问题•从原理图分析---主芯片电源滤波没有高频滤波电容，只有0.1uf电容国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院原理图设计分析原理图设计分析------电源接口没有滤波处理电源接口没有滤波处理原理图设计分析----信号接口没有滤波设计国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院其他时钟问题：1.主芯片的时钟没有滤波处理2.高速信号线没有滤波处理国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院时钟源外壳是否接地•在PCB板上：–晶体外壳应该接地处理；–晶振的接地脚应该接地；国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院PCBGND晶振时钟输出匹配设计•时钟的输出根据信号质量的要求使用始端匹配，适当变缓时钟沿，减小发射。•需要注意的是，使用时钟驱动器时，时钟驱动的时钟输出同样需要匹配．•国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院GND晶振RRR时钟源的电源滤波设计•采用磁珠＋大电容＋高频电容的滤波方式给时钟源进行滤波．国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院GND晶振RBEADGND电容单层板或双层板上时钟线的处理单层板或双层板上的时钟建议尽可能在时钟线的两侧包地线，条件不允许，也应该使时钟线和地线紧邻走线，即时钟线的一侧起码有地线，以减小时钟线的回流面积，减小差模辐射。国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院PCB包地线包地线时钟源多层板上时钟线的处理•时钟线走内层；国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院GND平面走线层时钟源是否尽可能靠近其负载。•如下图，时钟源靠近负载的目的是使时钟走线即可能短．国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院GND晶振RPCBPCB板的分析:信号回路大，对电源线适当的地方加C减小环面积国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院对电源的走线电源的主板设计中若采用两层板，电源走线附近必须有地线与其相邻，平行走线。主要的目的是减小电源电流回路面积。国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院信号走线的注意事项PCB上不能有直角走线，直角走线导致阻抗不连续，导致信号发射，从而产生振铃或过冲，形成强烈的EMI辐射。国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院直角走线导致的振铃和过冲图国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院对电源接口和信号接口滤波的处理。国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院防护与滤波如果接口处既有滤波又有防护电路，应总从先防护后滤波的原则。防护电路用来进行外来过压和过流抑制，如果将防护电路放置在滤波电路之后，滤波电路会被过压和过流损坏。国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院时钟电路增加RC滤波器。国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院元器件晶振摆放不合理：国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院零欧姆电阻的应用在电路设计中对一些干扰性很强的线，在设计时考虑加设计0ohm电阻，以便在设计成的PCB做EMI元件调节参数。国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院对接地，屏蔽在电路设计中的考虑单片机接地单片机应用系统的电源采用一点接地，数字部分采用多点接地，而I/O缓冲部分采用混合接地的形式，原因在于：电路中寄生电感的存在和很大的地线电流的存在会造成器件的引脚与真正地电位之间的电位差，这会导致共模辐射问题。而采用了上述接地形式可有效的消除此问题。国家数字电子产品质量监督检验中心深圳计量质量检测研究院