為什么設(shè)計(jì)很難通過電磁兼容EMC測試？
避免失敗的EMC一致性測試只涉及在設(shè)計(jì)和制造過程中使用基本設(shè)計(jì)規(guī)則，為了避免代價(jià)高昂的EMC測試失敗，我們列出了設(shè)計(jì)失敗EMC測試的一些常見原因，為什么會出現(xiàn)這些故障以及如何通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)實(shí)踐來避免這些失敗：
1.避免中斷信號返回平面
在正常情況下，任何電路板很少需要在信號返回或接地層中放置分離，間隙或切口。添加這些中斷可能會導(dǎo)致比解決方案更多的問題。這些問題中主要的是設(shè)計(jì)控制低頻電流流動所需的時(shí)間和精力。
如果您絕對相信您的電路板確實(shí)需要在信號返回平面中進(jìn)行分離，間隙或切割以防止低頻耦合問題，請尋求其他幫助或建議。專家可以檢查您的工作，提出建議并幫助您提出解決方案，幫助您有效地彌補(bǔ)差距。重要的是要記住，對于其他設(shè)計(jì)有效的方法在您的設(shè)計(jì)中可能不會起作用。
2.不要在連接器之間放置高速電路
太多的設(shè)計(jì)師忽略了這個簡單的規(guī)則。繞過這個細(xì)節(jié)會導(dǎo)致設(shè)計(jì)膨脹，需要屏蔽和過濾。
連接器在印刷電路板（PCB）上的放置至關(guān)重要，因?yàn)檫B接到這些連接器的電纜作為非常有效的天線，特別是在低于2到300 MHz的頻率下，雖然PCB跡線也可以充當(dāng)天線，但是它們的效果相對于這些頻率處的波長往往是電小的。這使得PCB走線相對低效的散熱器，電纜長度通常更接近這些頻率下的佳波長，使其成為更有效的輻射器。
通常，這不是問題 - 當(dāng)這些連接器沿著板的單個邊緣布置時(shí)，它們之間的電壓相對較小。然而，當(dāng)高速電路位于連接器之間時(shí)，可能產(chǎn)生較高的電位差，從而在電纜的屏蔽和/或?qū)w上產(chǎn)生RF電流。這反過來導(dǎo)致電纜輻射，可能導(dǎo)致產(chǎn)品超過排放要求。
3.確保輔助設(shè)備符合要求
在排放測試期間，制造商需要使用市售電纜將輔助設(shè)備連接到所有I / O端口。這確保了設(shè)備內(nèi)所有端口的使用，展示了設(shè)備的全部功能。這通常呈現(xiàn)壞情況，導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生大排放水平。
此步驟對于測試過程非常重要，但是不正確的輔助設(shè)備可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的問題。例如，如果您使用不兼容的設(shè)備，例如低質(zhì)量的USB閃存驅(qū)動器，則排放測試會產(chǎn)生偏差讀數(shù)。這不是因?yàn)槟脑O(shè)備 - 這是因?yàn)椴缓弦?guī)的輔助設(shè)備。由此不合規(guī)設(shè)備引起的讀數(shù)可能會導(dǎo)致您和您的生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)對排放問題進(jìn)行不必要的調(diào)查，而這些問題根本就不存在。這不僅會嚴(yán)重延遲您的產(chǎn)品發(fā)布，而且還可能使您的公司花費(fèi)數(shù)千工時(shí)并重新預(yù)訂測試實(shí)驗(yàn)室的費(fèi)用。
4.找到合適的LCD顯示器
LCD顯示屏可以像任何其他部件一樣影響產(chǎn)品的輻射發(fā)射性能。這主要是因?yàn)椴⒎撬蠰CD都以相同的方式制造。即使它們看起來相同，由于設(shè)計(jì)上的差異，一個LCD可能比另一個制造商發(fā)出更多噪聲。
處理此問題在很大程度上取決于產(chǎn)品中使用的LCD顯示屏。在大多數(shù)情況下，通過訂購樣品，從多個制造商一次測試多個屏幕是一種務(wù)實(shí)的方法。這樣，測試儀可以預(yù)先掃描每個顯示器，以確定小化排放的佳方式。
另一方面，對于更大，更昂貴的LCD顯示器，這種做法更不可行，使用自定義LCD顯示器的可能性更小，因?yàn)榭赡苄枰湃攵鄠€自定義訂單。
避免此問題的佳方法是從可信賴的制造商處訂購，以便備份其排放等級，此外，通過圍繞屏幕設(shè)計(jì)來減少排放可以產(chǎn)生積極的結(jié)果。例如，如果LCD通過柔性電纜或DIP連接器連接到設(shè)備的其余部分，則在設(shè)計(jì)中添加信號濾波器可能同樣有效。
5.準(zhǔn)備ESD測試
靜電放電測試，也稱為ESD測試，是一般CE測試的重要要求，此測試過程會檢查您的產(chǎn)品在遇到強(qiáng)力靜電放電時(shí)的行為方式，該過程通常涉及將2至8kV的ESD脈沖施加到產(chǎn)品的暴露金屬表面（接觸放電）以及絕緣表面（空氣放電）。ESD測試可能會對產(chǎn)品造成嚴(yán)重?fù)p壞。
為了提高產(chǎn)品的性能并避免ESD測試造成的損害，設(shè)計(jì)人員可以采取以下幾種措施：
a、精確定位ESD測試位置
這些是可以在不使用特殊設(shè)備或拆卸產(chǎn)品的情況下觸摸的設(shè)備區(qū)域。外殼上的探索性測試是該過程的一部分，其中測試儀接觸產(chǎn)品底盤的所有外部部分。如果機(jī)箱不導(dǎo)電，其他常見測試點(diǎn)包括連接器，螺釘頭，鍵盤和按鈕，機(jī)箱接縫，顯示器以及內(nèi)部PCB和組件靠近機(jī)箱的區(qū)域。
b、確定ESD測試級別
通常，放電以逐漸增加的電壓水平施加，從兩千伏到四千伏用于接觸放電，以及從兩千伏到八千伏用于空氣放電。這些級別可能因您的產(chǎn)品和預(yù)期的安裝環(huán)境而異。請咨詢您的測試實(shí)驗(yàn)室或參考產(chǎn)品的適用標(biāo)準(zhǔn)，以確定適用于您的產(chǎn)品的測試級別。
c、選擇合適的抑制器
查找電路板的ESD保護(hù)，請記住，此保護(hù)必須適合應(yīng)用于產(chǎn)品的測試級別?；鸹ㄏ?，電阻器，電容器，壓敏電阻和TVS二極管都是用于此目的的良好抑制器，但它們必須適合您的產(chǎn)品，而不會產(chǎn)生問題。
d、將抑制器應(yīng)用于適當(dāng)?shù)奈恢?
一旦有了保護(hù)組件，請務(wù)必將它們放置在盡可能靠近問題區(qū)域的位置。這小化了由放電位置和抑制器之間的任何布線引起的串聯(lián)電感。
e、想想放電路徑
仔細(xì)考慮應(yīng)用ESD的放電路徑。在許多設(shè)計(jì)中，出于安全原因，底盤接地與主板接地分離。一種常見的方法是將電路板接地的機(jī)箱接地回到主電源輸入端。這允許任何放電消散而不影響電路的其余部分。
6.管理信號轉(zhuǎn)換時(shí)間
較低諧波頻率的良好數(shù)字信號的幅度比高次諧波大得多，減慢數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換時(shí)間可以進(jìn)一步減少這些高次諧波。但是，過多地增加轉(zhuǎn)換時(shí)間會開始降低信號完整性，尋找“適合點(diǎn)”是關(guān)鍵。
控制上升和下降時(shí)間的三種常用方法包括：
a、使用邏輯系列控制擺率
這通常是應(yīng)用程序有效的選擇，尤其是匹配終端。
b、將電阻器或鐵氧體與器件的輸出串聯(lián)
控制電路的上升時(shí)間為設(shè)計(jì)人員提供了更多控制，同時(shí)通常比所列出的其他選項(xiàng)的成本更低。鐵氧體同樣有效但成本更高。
c、將電容器與器件的輸出并聯(lián)
電容器可以增加源設(shè)備拉動的高頻電流量。這通常是轉(zhuǎn)換時(shí)間控制不實(shí)用的選擇，但它在某些情況下有效。
7.小化循環(huán)區(qū)域
電板設(shè)計(jì)中簡單，常見的錯誤之一是增加了與高頻電流相關(guān)的環(huán)路區(qū)域。這通常是設(shè)計(jì)師監(jiān)督的結(jié)果，特別是如果設(shè)計(jì)師不知道電流流向何處。
為避免此問題，電路設(shè)計(jì)人員應(yīng)了解以下內(nèi)容：
信號電流總是返回其源頭。因此，當(dāng)前路徑始終是循環(huán)。
信號電流采用阻抗小的路徑。對于高頻電流，這往往是電感小的路徑。對于較低頻率的電流，這是阻力小的路徑。
8.降低電纜上的RF噪聲
電纜容易發(fā)出RF噪聲，這會增加產(chǎn)品的總體排放，導(dǎo)致產(chǎn)品無法通過輻射測試。
如果您完成的設(shè)計(jì)似乎存在輻射發(fā)射問題，那么您應(yīng)該首先嘗試找出問題，即盡可能多地分離電纜，如果發(fā)射消失，您就會知道噪聲是從其中一根分離的電纜輻射出來的。通過逐個重新連接電纜直到問題發(fā)射重新出現(xiàn)，使用簡單的消除過程。在某些情況下，多根電纜可能是問題的根源，使得識別和處理問題電纜變得更加困難。
雖然人們應(yīng)該記住這些步驟，以便在這些問題發(fā)生后緩解這些問題，但好在設(shè)計(jì)階段盡可能減少任何意外的RF能量。設(shè)計(jì)人員通過小化信號轉(zhuǎn)換速率來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，如前面第6項(xiàng)中所述。
有數(shù)百種方法可以減輕這些信號對排放的影響，但可以通過一些簡單的設(shè)計(jì)實(shí)踐來預(yù)防這些影響。這些設(shè)計(jì)實(shí)踐中的個涉及在電源和靜態(tài)I / O信號中添加內(nèi)嵌鐵氧體磁珠，或者只需將0歐姆電阻器作為占位符放置在未來可能需要鐵氧體磁珠的區(qū)域。這些直列式磁珠可用作噪聲抑制磁珠，專門設(shè)計(jì)用于吸收射頻能量并將其轉(zhuǎn)換為熱量。這些建議中的第二個涉及在連接器處提供足夠的電源去耦。
9.選擇正確的電源適配器
嘈雜的電源或電源轉(zhuǎn)換器會給您的設(shè)備帶來很大的噪音，對測試期間設(shè)備的排放性能產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，選擇適合您設(shè)備排放等級的電源適配器非常重要。
排放等級基本上是描述設(shè)備預(yù)期用途的等級，例如，A類設(shè)備設(shè)計(jì)用于商業(yè)，工業(yè)和商業(yè)環(huán)境，而B類設(shè)備可用于這些區(qū)域以及住宅區(qū)域，在這兩類中，B要求比A類要求嚴(yán)格得多，對排放水平的限制要低得多。這種需求差異意味著了解您的設(shè)備類并找到合適的電源非常重要。
除此要求外，您還應(yīng)考慮：
適應(yīng)電源適配器，電源適配器通常使用直流電阻負(fù)載進(jìn)行測試，這與動態(tài)負(fù)載有根本的不同，這意味著當(dāng)連接到具有更寬電流供應(yīng)頻譜的動態(tài)負(fù)載時(shí)，適配器的發(fā)射特性可能不同。電流特性的這種差異可能導(dǎo)致比宣傳的更多的排放。為了大限度地減少這種差異的影響，您可能需要專門設(shè)計(jì)電源電路以處理更寬的電流供應(yīng)范圍。
選擇更好的適配器，許多制造商在合規(guī)性測試方面都不會說實(shí)話，在質(zhì)量較差（或價(jià)格較低）的制造商中比較常見，因?yàn)樗鼤档推淅麧櫜⒋蠡淅麧?。出于這個原因，將一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間和金錢投入到值得信賴的制造商的質(zhì)量適配器中并沒有什么壞處。
要求制造商提供測試報(bào)告，仔細(xì)檢查您購買的設(shè)備絕對不會受到影響，特別是如果它來自新的制造商，許多制造商將提供測試報(bào)告以支持他們對其設(shè)備的聲明。
10.使用屏蔽過敏電路
EMC抗擾度測試可能會干擾敏感的模擬電路，這就是為什么要用良好接地的導(dǎo)電屏蔽保護(hù)它們的原因，射頻場中的能量會引起小電流，這會干擾電路的運(yùn)行，尤其是傳感器和其他更敏感的部件。
通過在這些敏感部件周圍添加導(dǎo)電屏蔽，可以在CE測試期間避免大部分這些負(fù)面影響。
11.在EMC中找到值得信賴的專家
超過一半的消費(fèi)產(chǎn)品未通過EMC合規(guī)性測試，這就是為什么內(nèi)部測試可能成為制造過程中如此重要的一部分，預(yù)先合規(guī)性測試不僅可以讓您的公司在正式測試之前識別合規(guī)性問題并進(jìn)行糾正，而且還可以通過消除多次測試，重新安排費(fèi)用和人工成本的需要來節(jié)省資金。
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