第8章 电磁干扰诊断及电磁兼容.ppt

第8章电磁干扰诊断及电磁兼容
EMC设计贯穿于产品的整个设计过程中,需要不断地进行电磁兼容性诊断测试,及早发现问题
电磁干扰诊断思路
电磁干扰诊断是当发现产品出现电磁不兼容现象后,根据其症状及产品的基本技术数据判断产生不兼容的原因,找出引起问题的环节,进而采取相应的补救措施。

了解传导发射还是辐射发射超标,超出多少及超标的频率;哪一种抗扰性差、程度怎样;由于自身内部的干扰还是工作现场环境中的干扰而出现性能下降,相关联的现象是什么等。

了解产品的基本信息,如其功能、工作原理、设计特点、系统/电路结构、PCB设计、已采取的电磁兼容措施等,然后才能结合其出现的电磁不兼容症状做出合理的分析和判断,确定引起不兼容的电路部位。

从电磁干扰三要素入手,查找其薄弱环节,然后有针对性地采取EMC措施。
对电磁发射超标、抗扰度试验不过关,因已知产生的电磁骚扰或外施的电磁骚扰的信息,只需要有针对性地对其他两个要素进行分析,处理起来相对容易一些。
电磁干扰诊断测量
定性的电磁干扰诊断,找出骚扰源,及早发现问题并解决。
定性的电磁干扰诊断测量:用电场探头、磁场探头、电流探头、前置放大器以及频谱仪或电磁干扰接收机等,检测印刷电路板、单元、系统、机箱、电缆等的电磁骚扰及泄漏。
对于产品工作时出现的故障,如果是自身的骚扰影响其正常工作,其骚扰源可跟据产品的基本信息进行分析,这类故障一般可在实验室中重复,比较容易处理;如果是由于现场工作环境中出现的骚扰引起电磁不兼容问题,因现场情况往往非常复杂,且有些故障可能很难重复(如偶然事件),处理起来则比较难。

传导骚扰通过线缆传输,线缆的辐射源于其中的电流,采用卡钳式的电流探头可检测出缆线中流通的骚扰电流,也进一步区分出差模骚扰电流和共模骚扰电流。
常用的测量方法有下面几种:
、磁场探头查找印制电路板上的电磁骚扰源

印制电路板上印制线可能作为发射天线产生辐射电磁场,电路中的磁性元件会产生较强的磁场。用电场探头、磁场探头可检测产生较强电场、磁场的部位。
由于屏蔽体的不完整性,设备内部的骚扰源仍会对外产生电磁辐射。可用电磁探头沿着机箱、屏蔽体的缝隙及开孔部位,查找其最大的电磁泄漏。

为测量机壳对外部辐射的屏蔽作用或设备内的电磁辐射,将电磁探头置于机壳内,采用光纤传输信号,可避免金属引线对测试结果的影响。
电磁发射诊断
如果电磁发射超标,首先要区分是传导发射还是辐射发射,然后分别处理。

传导发射比较简单,频率在30MHz以下,主要排查电源及后续电路,一般是检查滤波情况,如电源出口处是否使用了滤波器、滤波器的安装及接地情况、滤波器参数选择是否合理、经过滤波的导线是否还与其他内部电路存在耦合等。在排查时,差模通路和共模通路都要考虑。
因骚扰信号频率较低,在产品内部的传播主要是通过电场耦合或磁场耦合方式。要判断耦合类型是电场耦合还是磁场耦合为主,可将电缆负载断开,如果干扰电压消失,则是磁场耦合;如果干扰电压继续存在,则是电场耦合。如果无法断开负载,也可以分别测量电路中源端的干扰电压和负载端的干扰电压,若两者的比值接近于1,为电场耦合;若两者的比值和源阻抗与负载阻抗的比值接近,则为磁场耦合。
常见的无意天线结构:
两根电缆连在一块印制电路板上
印制电路板上的连接电缆应当置于板的同一侧。
电缆从设备的机箱中引出
在机箱的电缆出口处将电缆、机箱短接起来或用一个高频滤波电容连接。
印制电路板上的散热器
将散热器接地。
对于回路天线,减小回路面积,或使部分回路的作用相互抵消,可减少辐射,也可加强机箱屏蔽;
对于缝隙天线,减小缝隙的最大尺寸,以及采用波导结构,可减少低于其截止频率的辐射。
电磁抗扰度诊断
首先,判断电磁骚扰是否是从电源线引入的。在设备的电源入口处设置隔离变压器、滤波器进行隔离,如干扰消除,则说明干扰是由电源线引起的。可检查电源内部结构、变压器、滤波器和元器件安装位置及布线是否合理,检查屏蔽、滤波、接地、扼流圈和去耦等电磁干扰抑制措施是否有效。
如果电磁骚扰不是由电源线引入的,则检查是否由于外部电磁辐射产生,检查设备外壳的屏蔽、接地措施是否合理,信号线的屏蔽、滤波措施是否有效等。
如果电磁骚扰是内部电路产生的,则检查内部可能的骚扰源及耦合途径。检查元器件选择及布局、导线敷设是否合理,检查内部电路、元器件、信号线有无屏蔽及屏蔽是否起作用等,把注意力集中在可能产生电磁骚扰的元器件或电路上