1.1 什么时候需要电磁兼容整改及对策
在设计阶段就应考虑电磁兼容性,将产品生产阶段出现电磁兼容问题可能性减小。最终要通过电磁兼容测试检验其电磁兼容标准的符合性。
由于电磁兼容的复杂性,即使电磁兼容设计问题考虑比较周全,在设计制造过程中,难免出现一些电磁干扰的因素,造成最终电磁兼容测试不合格。
对产品定型前的电磁兼容测试不合格问题,可以遵循正常的电磁兼容设计思路,按照电磁兼容设计规范法和系统法,针对产品存在的电磁兼容问题重新进行设计。
从源头上解决存在的电磁兼容隐患。属电磁兼容设计范畴。
目前国内普遍情况是:
产品在进行电磁兼容型式试验时,产品设计已经定型,产品外壳已经开模,PCB板已经设计生产,部件板卡已经加工,甚至产品已经生产出来等着出货放行。
对此类产品存在的电磁兼容问题,只能采取“出现什么问题,解决什么问题”的问题解决法,以对产品的最小改动使其达到电磁兼容要求。
这就属于电磁兼容整改对策的范畴
电磁兼容问题,综合采用几个方面的整改措施,一般可以解决大部分的问题:
屏蔽问题:
在屏蔽体的装配面处涂导电胶,或者在装配面处加导电衬垫,甚至采用导电金属胶带进行补救。
导电衬垫可以是编织的金属丝线、硬度较低易于塑型的软金属(铜、铅等)、包装金属层的橡胶、导电橡胶或者是梳状簧片接触指状物等。
布局布线问题:
在不影响性能的前提下,适当调整设备电缆走向和排列,做到不同类型的电缆相互隔离。
电缆问题:
改变普通小信号或高频信号电缆为带屏蔽的电缆,改变普通大电流信号或数据传输信号电缆为对称绞线电缆。
接地问题:
加强接地的机械性能,降低接地电阻。同时对于设备整体要有单独的低阻抗接地。
接口问题:
在设备电源输入线上加装或串联电源滤波器。
关键部位的处理:
对重要器件进行屏蔽、隔离处理,如加装接地良好的金属隔离板或小的屏蔽罩等。
电路和电源问题:
在各器件电源输入端并联小电容,以旁路电源带来的高频干扰。
电子、电器产品在传导发射、辐射发射、谐波电流、静电放电、电快速脉冲、浪涌、传导抗扰度、辐射抗扰度、磁场干扰和抗扰度等电磁兼容测试项目试验过程中较常出现的问题及解决方案和补救措施探讨。
根据各项目的特点,将内容分为四大类讨论:
产品主要电磁骚扰源
- 开关电源开关回路:骚扰源主频几十kHz到百余kHz,高次谐波可延伸到数十MHz。
- 直流电源整流回路:工频线性电源工频整流噪声频率上限可延伸到数百kHz;开关电源高频整流噪声频率上限可延伸到数十MHz。
- 直流电机的电刷噪声:噪声频率上限可延伸到数百MHz。
- 交流电机的运行噪声:高次谐波可延伸到数十MHz。
- 变频调速电路的骚扰发射:开关调速回路骚扰源频率从几十kHz到几十MHz。
- 设备运行状态切换开关噪声:由机械或电子开关动作产生的噪声频率上限可延伸到数百MHz。
- 智能控制设备的晶振及数字电路电磁骚扰:骚扰源主频几十kHz到几十MHz,高次谐波可延伸到数百MHz。
- 微波设备的微波泄漏:骚扰源主频数GHz。
- 电磁感应加热设备的电磁骚扰发射:骚扰源主频几十kHz,高次谐波可延伸到数十MHz。
- 电视电声接收设备的高频调谐回路的本振及其谐波:骚扰源主频数十MHz到数百MHz,高次谐波可延伸到数GHz。
- 信息技术设备及各类自动控制设备的数字处理电路:骚扰源主频数十MHz到数百MHz(经过内部锁相倍频主频可达数GHz),高次谐波可延伸到数GHz或十几GHz 。
根据功能模块工作情况进行故障定位
若模块可暂停和恢复工作,通过逐个暂停模块工作判断骚扰来源。
若模块不可独立暂停和恢复工作,通过与该设备其它功能模块一起组合进行暂停和恢复工作,判断骚扰大概来源。
若模块不可独立暂停和恢复工作,通过用待判断模块与其它合格设备的相关功能模块组合并测量的方式,判断骚扰的大概来源。
对怀疑骚扰超标的模块,可以用与合格模块置换方式进行骚扰判定。
电子产品连续传导骚扰一般测量频率范围为150kHz-30MHz或9kHz-30MHz。
测量分别在电源端子及负载端子和附加端子上进行。
通过骚扰定位方式找到超标点的骚扰来源后,
采用相对应的骚扰抑制措施。
导致射频传导发射超标的原因如图所示。
(1)开关电源或DC/DC变换器工作在脉冲状态,本身会产生很强干扰,干扰有共模分量,差模分量。对于一般开关电源和变换器,在1MHz以下以差模干扰为主,在1MHz以上以共模干扰为主。
(2)数字电路的工作电流是瞬变的,虽然每个IC都装了去耦电容,但还是会有一部分瞬变电流反映在电源中,沿着电源线传导发射。
(3)机箱内的线路板、电缆都是辐射源,这些辐射能量会感应进电源线和电源电路本身,形成传导发射。注意,当机箱内各种频率信号耦合进电源电路时,由于电源内有许多二极管、三极管电路,会使这些不同频率的信号相互发生混频、调制,甚至对干扰进行放大,从而导致严重的干扰。
通过射频传导发射试验的措施
- 在电源线入口处安装电源线滤波器是保证通过射频传导发射试验的唯一方法。
- 如果仅做150kHz~30MHz范围内的传导发射试验,一般的电源线滤波器就可以满足要求,大部分电源线滤波器在100kHz以上都已有较大的插入损耗。
- 由于30MHz以上的高频性能不良会导致辐射发射的问题,所以应加以注意。
- 如果需要做30~300MHz频率范围内的骚扰功率发射试验或30~1GHz频率范围内的辐射骚扰,选择滤波器时必须注意滤波器的高频特性。
电源线处理
(1)检查电源线附近有无信号电缆存在,可能是因为信号电缆与电源线之间的耦合使电源线的传导骚扰发射超标(这种情况多见于超标频率的频段较高的情况下)。如有,拉大两者距离,或采取屏蔽措施。
(2)加装电源线滤波器(如果已有滤波器。则换高性能滤波器),要特别注意安装位置(尽可能放在机箱中电源线入口端)和安装情况,要保证滤波器外壳与机箱搭接良好、接地良好。
电源滤波器
(3)虽经采取措施,设备传导骚扰发射仍未达标。此时考虑设备内部线路连接接地端子的地方串入一个电感。由于这部分连接属单点接地,平时无电流流过,因此这个电感可以做得较大,而无需担心有铁芯的饱和问题。
采取这措施理由:设备传导骚扰发射测试实际是对地电压测试(电源线对大地的骚扰电压测试),电源线上有工作电流流过,故滤波器滤波电感值受制于工作电流,不能做很大,滤波器插入损耗有限,特别是低频端损耗更加有限。新方案里的附加电感正好可以弥补这一缺憾,从而取得更好的传导骚扰抑制能力。
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