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【转】EMI分析对策经验谈  

2011-11-21 15:41:42|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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原文: http://www.52rd.com/Blog/Detail_RD.Blog_weng3309_25306.html

前言

EMI的问题处理,,已经是电气工程师们经常必须面对的问题。对产品而言,这意义上不仅仅只是符合EMI国际法规的处理,能够把产品的内部辐射波, 抑制到越低才能让产品的接收感度有效提升。当电子电路走向数字化之后,EMI的辐射源要比以前更加复杂,,从以前单纯的正弦波本地震荡信号,变成现在在各 芯片间到处流窜的脉波控制信号。现在就我过去处理EMI的经验, 提供给各位后进参考。(如果文中有误,也希望大家不吝指正)

 

EMI测试报告的意义与有效利用

测试单位所提供的测试报告上,一般会列出许多辐射波的频率点及电场强度,在数据里面隐藏有辐射波基本频率的数据,应该先把它找出来,才能针对它进行 有效对策。做法是把所有频率列表后,选取数据邻近者相减,再把所得数值用来分别除所有频率,如果可以得到接近整数值者,可以断定被除数频率是除数频率所产 生的的高倍频辐射。如此可以过滤出一组或是多组的辐射源。原理是辐射源F1产生的谐波为2 F1,3 F1,4 F1------。但是因为F1,2F1, ---等频率较低未被测出,我们只有从被测出的高谐波中去找出来。

 

另外测试报告上,会表明接收天线是在水平或是垂直状态,分别所测得的数据。如果同一辐射频率点的测得数据相差达10dB以上时,即可预测辐射体的天 线方向与测试天线是否一致。辐射电波一般是经由基板铜箔导体或是金属导线作为天线,因此在两者平行时接收电场最强。反之,如果差距低于10dB以下时,则 可能辐射的途径较为复杂。

 

EMI对策的基本概念

观念上,辐射波不是由辐射源本身直接对外发射,它会先在机器内先发射到所有对射频呈现高阻抗的部份,再利用钱数的铜箔导体及电气引线作为发射天线, 因此在对策上直接抑制辐射源的能量最有效,其次是将周围电路路径较长的阻抗设法降低,最后才是以电气隔离罩阻隔对外的电场辐射。

 

一般电路上的主要辐射源是各芯片产生的时钟控制脉波,这些脉波的方形尖端含有高倍频的谐波,在不影响电路动作的条件下,可用串接电感器或并接电容器 的方法,将原有的方形脉波修成接近正弦波的圆弧形,如此可使高倍频的谐波含量大量降低。根据逻辑电路的高低位准条件,只要脉波的高度维持相同,而且在脉波 70%的高度位置上,脉波宽度减小弧度控制在20%以内,应该不至于对电路功能产生影响。当然组件追加的位置最好是能尽量靠近芯片的脉波输出引脚,以减少 导体铜箔的天线效应。(在基板布线时应尽量保留未来对策时可能会使用的组件位置)

 

机器本身的对外接线是很容易被忽略的部分,一般经常会有的是电源线,输入或输出的影像及声音信号线等等,但是它也是属于测试时有可能产生影响的条 件。在测试时改变它的方向,对测试结果的影响,即可察觉是否有必要特别加以对策。(影像信号线阻抗较低问题比较不大,声音信号线阻抗高要特别注意)一般建 议在声音线,电源线与本机电路的联结处,必须有1000pf电容器作为射频旁路。(必要时的欧规EMC对策,影像线连接处可使用PI型 0.33uH, 100pf, 0.33uH.。而声音线连接处可使用PI型 33uH,1000pf,33uH)

 

所有机器的内部引线及导体铜箔,只要是连接距离较长,或是与辐射源接近,都有可能感应接收辐射能量,必须设法改用电气隔离线,或是对地并接电容器旁 路辐射波。除非会影响电路功能,建议使用1000pf电容器,对于30MHz以上的射频旁路效果较好。(例如IIC信号路径使用100pf,以避免信息传 输受到影响)

 

活用示波器探针作为EMI分析对策工具

示波器探针很适合工程人员作为分析对策的工具,探针地线不连接时,相当于一个良好的辐射天线,探针接上地线并且切在10/1时,相当于一个约为 3pf的小电容器,探针接上地线并且切在1/1时,则相当于一个约为30pf的电容器。(此时仍必须有装置仿真接收天线的频谱分析仪,以观察特定频率辐射 波的电场强度。)

 

探针当作辐射天线时,可以有效找寻最强的辐射点,确认辐射频率及辐射源,并可过滤不受影响的电路部份。接上地线后,切换1/1与10/1探针开关, 如果在1/1位置时可看到辐射波幅略有降低,即表示该位置在加上对地旁路电容器,可有效降低辐射量。接地电容器可逐渐加大至正常电路功能的极限,也就是前 述脉波宽度改变的限度。

 

很多人会对振荡电路的辐射可能产生怀疑,在过去模拟电路时代的确如此。可以用示波器观察输出点Xo的波形,应该为正弦波。必要时可加大Xi端的电容 量,减低Xo端的电容量,使振荡强度降低。(注意维持振荡频率不变,也就是两个电容器的并联数值必须尽量保持不变)最好能在示波器探针切在10/1时仍有 波形,但是切在1/1时停止振荡,表示电路已经工作在最低振荡强度点上。

 

其它可行的补救措施

1.         现在要提到的一些方法,都是一些已经很难从电路上去对策处理的补救措施。也是一般辐射测试机构要迅速代为处理时,所采用的有效对策办法,当然唯一不予考虑的就是成本耗费及生产作业困难度。我所知道的方法如下:

2.         在长引线上加装各类电感特性的铁粉芯(适用于机器内部的多组排线以及长距离引线)

3.         机器塑料壳内部加喷导电漆(适合辐射源过多产品,必须安排接地,可有10dB的效果)

4.         以铜箔隔离纸板遮蔽辐射源及周边电路(必须连接粗导线接地,大约只能有6dB的效果)

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