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多種方法幫你應對電磁兼容測試故障問(wèn)題!

更新時(shí)間:2023-11-13瀏覽:491次

其實(shí)大多工程師所了解的電磁兼容性一般來(lái)說(shuō)就是:設備或系統在其電磁環(huán)境中能正常工作,且不對該環(huán)境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。EMC測試 包括兩大方面內容:對其向外界發(fā)送的電磁騷擾強度進(jìn)行測試,以便確認是否符合有關(guān)標準規定的限制值要求;對其在規定電磁騷擾強度的電磁環(huán)境條件下進(jìn)行敏感 度測試,以便確認是否符合有關(guān)標準規定的抗擾度要求。對于從事單片機應用系統設計的工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō),掌握一定的EMC測試技術(shù)是十分必要的。



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單片機系統EMC測試




(1)測試環(huán)境

為了保證測試結果的準確和可靠性,電磁兼容性測量對測試環(huán)境有較高的要求,測量場(chǎng)地有室外開(kāi)闊場(chǎng)地、屏蔽室或電波暗室等。




(2)測試設備

電磁兼容測量設備分為兩類(lèi):一類(lèi)是電磁干擾測量設備,設備接上適當的傳感器,就可以進(jìn)行電磁干擾的測量;另一類(lèi)是在電磁敏感度測量,設備模擬不同干擾源,通過(guò)適當的耦合/去耦網(wǎng)絡(luò )、傳感器或天線(xiàn),施加于各類(lèi)被測設備,用作敏感度或干擾度測量。




(3)測量方法

電磁兼容性測試依據標準的不同,有許多種測量方法,但歸納起來(lái)可分為4類(lèi);傳導發(fā)射測試、輻射發(fā)射測試、傳導敏感度(抗擾度)測試和輻射敏感度(抗擾度)測試。





(4)測試準備

①試驗場(chǎng)地條件:EMC測試實(shí)驗室為電波半暗室和屏蔽室。前者用于輻射發(fā)射和輻射敏感測試,后者用于傳導發(fā)射和傳導敏感度測試。

②環(huán)境電平要求:傳導和輻射的電磁環(huán)境電平最好遠低于標準規定的極限值,一般使環(huán)境電平至少低于極限值6dB。

③試驗桌。

④測量設備和被測設備的隔離。

⑤敏感性判別準則:一般由被測方提供,并實(shí)話(huà)監視和判別,以測量和觀(guān)察的方式確定性能降低的程度。

⑥被測設備的放置:為保證實(shí)驗的重復性,對被測設備的放置方式通常有具體的規定。




(5)測試種類(lèi)

傳導發(fā)射測試、輻射發(fā)送測試、傳導抗擾度測試、輻射抗擾度測試。

(6)常用測量?jì)x

電磁干擾(EMI)和電磁敏感度(EMS)測試,需要用到許多電子儀器,如頻譜分析儀、電磁場(chǎng)干擾測量?jì)x、信號源、功能放大器、示波器等。由于EMC測試 頻率很寬(20Hz~40GHz)、幅度很大(μV級至kW級)、模式很多(FM、AM等)、姿態(tài)很多(平放、斜放等),因此正確地使用電子儀器非常重 要。測量電磁干擾的合適儀器是頻譜分析儀。頻譜分析儀是一種將電壓幅度隨頻率變化的規律顯示出來(lái)的儀器,它顯示的波形稱(chēng)為頻譜。頻譜分析儀克服了示波器在 測量電磁干擾中的缺點(diǎn),能夠精確測量各個(gè)頻率上的干擾強度,用頻譜分析儀可以直接顯示出信號的各個(gè)頻譜分量。

在解決電磁干擾問(wèn)題時(shí),最重要的一個(gè)問(wèn)題是判斷干擾的來(lái)源。只有準確將干擾源定位后,才能夠提出解決干擾的措施。根據信號的頻率來(lái)確定干擾源泉是 方法,因為在信號的所有特征中,頻率特征是的,并且電路設計人員往往對電路中各個(gè)部位的信號頻率都十分清楚。因此,只要知道了干擾信號的頻率,就能 夠推測出干擾是哪個(gè)部位產(chǎn)生的。對于電磁干擾信號,由于其幅度往往遠小于正常工作信號,用頻譜分析儀做這種測量是十分簡(jiǎn)單的。由于頻譜分析儀的中頻帶寬較 窄,因此能夠將與干擾信號頻率不同的信號濾除掉,精確地測量出干擾信號頻率,從而判斷產(chǎn)生干擾信號的電路。 




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電磁兼容故障排除技術(shù)







(1)傳導型問(wèn)題的解決

①通過(guò)串聯(lián)一個(gè)高阻抗來(lái)減少EMI電流。

②通過(guò)并聯(lián)一個(gè)低阻抗將EMI電流短路到地或引到其它回路導體。

③通過(guò)電流隔離裝置切斷EMI電流。

④通過(guò)其自身作用來(lái)抑制EMI電流。









(2)電磁兼容的容性解決方案

一種常見(jiàn)的現象是不把濾波電容的一側看成直接與一個(gè)分離的阻抗相連,而看成與傳輸線(xiàn)相連。典型的情況是,當一條輸入輸出線(xiàn)的長(cháng)度達到或超過(guò)1/4波長(cháng)時(shí),該傳輸線(xiàn)變“長(cháng)"。實(shí)際可以用下式近似表示這種變化:l ≥ 55/f

式中:l單元為m,f單位為MHz。這個(gè)公式考慮了平均傳播速度,它是自由空間理論的0.75倍。

a. 電介質(zhì)材料及容差:電磁干擾濾波使用的大部分電容是無(wú)極性電容

b. 差模(線(xiàn)到線(xiàn))濾波電容性電容

c. 共模(線(xiàn)到地/機殼)濾波電容

共模(CM)去耦通常使用小電容(10~100nF)。小電容可以將不期望的高頻電流在其進(jìn)入敏感電路之前或在其離噪聲電路較遠時(shí)就將其短路到機殼上去。為了得到良好的高頻衰減電路,減小或消除寄生電感是關(guān)鍵之所在。因此有必要使用超短導線(xiàn),尤其希望使用無(wú)引線(xiàn)元器件。









(3)感性、串聯(lián)損耗電磁兼容解決方案

就電容而言,Zs和Z1如果不是純電阻的話(huà),在計算頻率時(shí),要使用它們的實(shí)際值。電容器串聯(lián)在電源或信號電路時(shí),必須滿(mǎn)足:

①流過(guò)的工作電流不應該引起電感過(guò)熱或過(guò)大的有過(guò)之而無(wú)不及降;

②流過(guò)的電流不能引起電感磁飽和,尤其是對高導磁材料是毫無(wú)疑問(wèn)的。

解決方案有以下幾種:

磁芯材料;

鐵氧體和加載鐵氧體的電纜;

電感、差模和共模;

接地扼流圈;

組合式電感電容元件。






(4)輻射型問(wèn)題的解決

在很多情況下,輻射電磁干擾問(wèn)題可能在傳導階段產(chǎn)生并被排除,還有些解決方案是可以抑制干擾裝置在輻射傳輸通道上,就像場(chǎng)屏蔽那樣工作。根據屏蔽理論,這種屏蔽的效果主要取決于電磁干擾源的頻率、與屏蔽裝置之間的距離以及電磁干擾場(chǎng)的特性——電場(chǎng)、磁場(chǎng)或者平面波。

①導體帶。使用銅或鋁帶要吧簡(jiǎn)單快速地建立一種直接的屏蔽和低阻連連接或總線(xiàn)。它們對于臨時(shí)的解決方案和相對的解決方案來(lái)說(shuō)是很方便的。厚度在0.035~0.1mm之間,并且背面帶有導電黏合劑以便安裝。如果使用銅導電帶,其通過(guò)電阻約 20mΩ/cm2。應用場(chǎng)合:電氣屏蔽罩;發(fā)生故障時(shí)泄露點(diǎn)定位;作為一個(gè)應急的解決方案,將塑料連接器變成金屬的、屏蔽普通的扁平電纜等。

②網(wǎng)狀屏蔽帶和拉鏈式外套。涂錫的鋼網(wǎng)帶:主要用來(lái)安裝在一個(gè)已經(jīng)裝配好的電費護套上作為一種易安裝的繃帶型的屏蔽罩。為了降低電費的磁場(chǎng)輻射或敏感問(wèn)題,鋼網(wǎng)帶是一種有效的解決方案。

拉鏈式屏蔽外套:當有明顯跡象表明電費是主要的引起EMI耦合的原因時(shí)使用。

③EMI密封墊。應用場(chǎng)合:當下述條件存在,并且需要真正的SE時(shí),EMI密封墊是的解決輻射問(wèn)題、敏感問(wèn)題、ESD、電磁脈沖和TEMPEST問(wèn)題的方法。

已經(jīng)把機箱泄漏確認為主要的輻射路徑。

嚙合面不夠光滑、平整或不夠硬、本身無(wú)法提供良好的連接接觸。

④窗口和通風(fēng)板的EMI屏蔽:適合對孔徑的屏蔽。

平面波的大概模型是:SE≈104(-20-lgl)-20lgf

式中,SE單位為dB;l為網(wǎng)格或網(wǎng)孔的尺寸,單位為mm;f單位為MHz。當然,隨著(zhù)頻率的下降,網(wǎng)孔的屏蔽效率SE的上限受限于金屬本身。在近區場(chǎng),對H場(chǎng)的屏蔽,其屏蔽功率SHE不受頻率的影響,可由下式近似得出:SEH≈10lg(πr/l)

其中,r為源到屏蔽罩之間的距離,l為網(wǎng)孔尺寸,兩者單位均為mm.

⑤導電涂料:應用于在系統的塑料外殼建立EMI屏蔽罩、發(fā)送現有普通的或惡化的導電表面的屏蔽效能SE、防止ESD或靜電積累現象、增大結合面或密封墊片的接觸面積。

⑥導電箔:鋁是一種良導體,在10MHz以下沒(méi)有吸收損耗,但它對于電場(chǎng)的任何頻率都有較好的反射損耗。應用場(chǎng)合請參閱有關(guān)資料。

⑦導電布:可應用于任何100kHz到GHz級頻率范圍需要達到30~30dB衰減的立體屏蔽場(chǎng)合中。 






 

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