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EMI 调试实践

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标签: EMI

世界各地制订了各种 EMI/EMC 法规,为电气设备和电子设备用户提供保护和安全。工程师在当前产品设计中花费了大量的时间和精力,以使其 EMI 影响达到最小.

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EMI 调试实践 应用指南 引言 世界各地制订了各种 EMIEMC 法规,为电气设备和 电子设备用户提供保护和安全工程师在当前产品设 计中花费了大量的时间和精力,以使其 EMI 影响达到 最小 许多公司采用专门测试机构提供的服务,来执行 EMI EMC 认证要求的实际一致性测试测试机构可以属 于一家外部公司 测试工作室,也可以属于内部 EMC 部门大多数工程师采用优秀的设计惯例,最 大限度地减少发生 EMIEMC 问题的可能即使有准 确的 EMIEMC 仿真软件,当前在设计和原型阶段通 常仍要执行预一致性测量,以在产品发出进行一 致性测试之前,识别和解决潜在的 EMIEMC 问题 这些技术降低了产品在测试工作室进行最终全面一致 性测试时失败的风险 应用指南 频率范围 CISPR 检测器 滤波器带宽 9 kHz 150 kHz 频段 A 150 kHz 30 MHz B 30 MHz 1 GHz CD 1 GHz E 峰值, 准峰值 峰值, 准峰值 峰值, 平均值 峰值, 平均值 200 Hz 9 kHz 120 kHz 1 MHz 图 1 这份 EMI 测试报告显示了未通过测试......

EMI 调试实践 应用指南 引言 世界各地制订了各种 EMI/EMC 法规,为电气设备和 电子设备用户提供保护和安全。工程师在当前产品设 计中花费了大量的时间和精力,以使其 EMI 影响达到 最小。 许多公司采用专门测试机构提供的服务,来执行 EMI/ EMC 认证要求的实际一致性测试。测试机构可以属 于一家外部公司 (“测试工作室”),也可以属于内部 EMC 部门。大多数工程师采用优秀的设计惯例,最 大限度地减少发生 EMI/EMC 问题的可能。即使有准 确的 EMI/EMC 仿真软件,当前在设计和原型阶段通 常仍要执行“预一致性”测量,以在产品发出进行一 致性测试之前,识别和解决潜在的 EMI/EMC 问题。 这些技术降低了产品在测试工作室进行最终全面一致 性测试时失败的风险。 应用指南 频率范围 CISPR 检测器 滤波器带宽 9 kHz - 150 kHz 频段 A 150 kHz - 30 MHz B 30 MHz - 1 GHz C/D > 1 GHz E 峰值, 准峰值 峰值, 准峰值 峰值, 平均值 峰值, 平均值 200 Hz 9 kHz 120 kHz 1 MHz 图 1. 这份 EMI 测试报告显示了未通过测试的频率约为 90 表 1. CISPR 测试要求随频率范围变化,会影响频率分辨率。 MHz。 图 2. 这些数据显示图 1 中未通过测试的频率为 88.7291 MHz,但这些数字不能让你相信这就是准确的源频率。 但如果产品未能通过一致性测试, 会怎么样呢? 即使是采用了优秀的设计,选择了优质器件,花了时 间认真分析了产品特性,可能仍然会发生 EMI 问题! ( 图 1) 上面的报告指明了有一个峰值超出了这一特定标准的 极限。正常情况下,在报告中我们还会收到表格形式 的信息 ( 图 2)。 了解 EMI 报告 乍一看,类似上面的 EMI 报告似乎提供了与特定频率 上的故障有关的简明信息。确定设计的哪个部分包含 着该源频率,并施加部分衰减,以便通过测试,应该 是非常简单的事。在筛选设计,试图确定问题来源之 前,必须先了解测试工作室是怎样制作这份报告的。 图 2 中的报告显示了测试频率、测得的幅度、校准后 的校正系数、调节后的场强。调节后的场强与规范进 行对比,确定裕量或超出水平。尽管报告中明确指明 了许多测试条件,但需要考虑的某些重要因素可能并 不那么明显。 2 频率范围和测试点数:测试报告中给出的频率恰好就 是 EMI 源的频率,这几乎是不可能的。频率范围和 测试点数可以帮助确定一致性测试频率与来源的实际 频率的接近程度。根据国际无线电干扰特别委员会 (CISPR) 的规定,在执行放射辐射测试时,必须根据 频率范围采用不同的测试方法。每个频率范围都要求 特定解析带宽的滤波器和特定类型的检测器,如表 1 所示。频率范围决定着滤波带宽,进而决定着分辨具 体的关心频率的能力。 检测器类型:一般来说,测试机构会先完成峰值扫描, 因为完成这一工作所需的时间最少。由于检测器的特 点,完成准峰值 (QP) 扫描需要的时间要多得多 ( 参见 侧栏“常见的峰值检测类型”)。准峰值检测采用测量 加权方法,从广播角度看越“麻烦”,信号分配到的 权重越大,因此检测器类型可能会掩盖干扰信号的绝 对幅度。 方位角 / 距离:在执行扫描时,被测单元 (UUT) 可以 放在转台上,从而可以从多个角度收集信息。这些方 位角信息特别有用,因为它指明了问题是从哪个 UUT 区域发出的。 EMI/EMC 测试工作室必须在经过校准的 RF 舱中执行 测量,作为场强指标报告结果,这使形势进一步复杂 化。 幸运的是,您不需要复现测试工作室的条件,就能调 试 EMI 测试失败。可以使用测试报告中的信息执行调 试,这需要很好地了解生成报告使用的测量技术,在 UUT 周围进行相对观察,隔离来源,测量补偿效果, 而不是在高度受控的 EMI 测试机构中执行绝对测量。 EMI 调试实践 常见的峰值检测类型 可以使用简单的峰值检测器进行 EMI 测量。但是, EMI 部门或外部测试工作室使用的是准峰值 (QP) 检测器。因此,您可能会想是否也要使用准峰值检 测器。 EMI 部门或外部实验室在开始测试时,会使用简单 的峰值检测器执行扫描,以找到超过或接近指定极 限的问题区域。对接近或超过极限的信号,他们执 行准峰值测量。准峰值检测器是 EMI 测量标准规 定的一种专用检测方法。准峰值检测器用来检测信 号包络的加权峰值 ( 准峰值 )。它根据持续时间和 重复速率对信号进行加权。与偶发脉冲相比,信号 发生频次越高,准峰值测量越高。 图 3 是峰值检测和准峰值检测实例。这里,在峰 值检测和准峰值检测中都看到了一个信号的脉宽为 8ms,重复速率为 10 ms。得到的 QP 值比峰值低 10.1 dB。 图 3. 峰值检测与准峰值检测比较。 根据经验,准峰值一直会小于等于峰值检测,而 不会大于峰值检测。因此,您可以使用峰值检测 进行 EMI 调试和诊断,而不必非得要进行 EMI 部 门或实验室扫描,因为它是相对的。如果您的实 验室报告显示设计超过 3 dB,峰值检测超过 6 dB,那么您需要采取修复措施,把信号降低 3 dB 或以上。 3 应用指南 我要从哪儿入手? 在我们从 EMI 角度查看任何产品时,整个设计可以视 为能量来源和天线的集合。为了识别 EMI 问题的来源, 我们必须先确定能量来源,然后找出这种能量是怎样 放射的。EMI 问题的常见来源 * 包括: „ 电源滤波器 „ 地面阻抗 „ 信号回程不足 „ LCD 辐射 „ 元器件寄生信号 „ 电缆屏蔽差 „ 开关电源 (DC/DC 转换器 ) „ 内部耦合问题 „ 金属化机箱中的 ESD „ 返回路径不连续 * W. D. Kimmel, D. D. Gerke; “医疗电子器件中十种常见的 EMI 问题”; 医疗电子设计 ; 2005 年 10 月 1 日 这一列表列出了 EMI 的部分常见来源,但并没有包含 全部来源。为了确定某块电路板上的能量来源,工程 师通常使用近场探头。在使用这些类型的探头时,我 们必须记住信号传播的基础知识。为了确定特定 EMI 问题核心的特定来源和天线,我们可以考察观察到的 信号的周期性和一致性。 周期性: „ 信号的 RF 频率是多少? „ 是脉冲式信号还是连续信号? 可以使用基本频谱分析仪监测这些信号特点。 一致性: „ UUT 的哪些信号与 EMI 事件一致? 通常使用示波器,探测 UUT 上的电信号。 检查 EM 问题是否与电信号一致,无疑是 EMI 诊断中 最耗时的流程。过去,一直很难以有意义的方式把来 自频谱分析仪的信息与来自示波器的信息关联起来。 MDO4000 系列混合域示波器 ( 参见侧栏“混合域示 波器”) 的问世,消除了 EMI 调试中同步多台仪器的 难题。 4 EMI 调试实践 图 4. 在近场中,波阻抗取决于来源特点及其距离。在远场中,阻抗是恒定的。 图 5. 远场测量不仅取决于在近场中能够观察到的活动,还取决于其他因素,如天线增益和测试条件。 近场测量与远场测量 图 4 显示了近场和远场中波阻抗的特点,以及其间的 跳变区域。我们可以看到,在近场区域中,场可以从 以磁场为主变成以电场为主。调试中使用近场测量, 因为可以确定能量来源,可以在不需特定测试站点的 情况下执行测量。 但是,一致性测试是在远场进行的,从远场测量结果 中预测远场能量水平可能会非常复杂,因为远场信号 的强度不仅取决于来源的强度,还取决于放射机制及 可能采用的任何屏蔽或滤波。根据经验,我们必须记住, 如果我们在远场中观察到一个信号,那么我们应该在 近场中看到相同的信号。但是,我们可能会在近场中 观察到一个信号,但在远场中不能看到相同的信号。 5
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评论

tcygood@126.com
EMI 调试实践应用指南,泰克的资料,谢谢分享。
2020-05-09 13:51:30回复
topwon
对EMI测试过程做了一个深入浅出的入门介绍,对新手有一定的帮助。
2020-04-14 10:49:17回复
xiaozhuaitiao
最近在做产品EMC测试,感谢分享
2019-06-17 12:42:04回复
电子新世界
学习学习,不懂就看资料!
2019-04-24 17:11:30回复
xuexuexue1
非常感谢,受益匪浅
2019-03-06 15:46:02回复
东方闪电
需要多学习,多谢分享
2019-01-04 11:22:25回复
wanghm0662
非常感谢,受益匪浅
2018-05-29 08:33:12回复
shuiniu
非常感谢,受益匪浅
2017-12-05 21:54:32回复
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