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如何顺利通过电磁兼容试验(一)

2017-05-31 来源:安规与电磁兼容网 浏览次数:248
导读:1.概述 1.1 什么时候需要电磁兼容整改及对策 对一个电子、电气产品来说,在设计阶段就应该考虑其电磁兼容性,这样可以将产品在生产阶段出现电磁兼容问题的可能性减少到一个较低的程度。但其是否满足要求,最终要通过

1.概述

1.1 什么时候需要电磁兼容整改及对策

对一个电子、电气产品来说,在设计阶段就应该考虑其电磁兼容性,这样可以将产品在生产阶段出现电磁兼容问题的可能性减少到一个较低的程度。但其是否满足要求,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,即使对一个电磁兼容设计问题考虑得比较周全得产品,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。在电磁兼容测试中,这种情况还是比较常见的。

当然,对产品定型前的电磁兼容测试不合格的问题,我们完全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。这属于电磁兼容设计范畴。

而目前国内电子、电气产品比较普遍存在的情况是: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,这是我们这次课程需要探讨的问题。

1.2 常见的电磁兼容整改措施

对常见的电磁兼容问题,我们通过综合采用以下几个方面的整改措施,一般可以解决大部分的问题: 可以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。

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。改变普通的小信号或高频信号电缆为带屏蔽的电缆,改变普通的大电流信号或数据传输信号电缆为对称绞线电缆。

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。 在设备电源输入线上加装或串联电源滤波器。 在可能的情况下,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。 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。

下面,我们分别就电子、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、浪涌等电磁兼容测试项目试验过程中较常出项的问题及解决方案和补救措施与大家共同探讨。

我们根据各项目的特点,将这些内容分为三大类分别进行讨论: 电磁骚扰发射类:传导发射、辐射发射 谐波电流类

瞬态脉冲抗扰度类:静电放电、电快速脉冲、浪涌冲击

2.电磁骚扰发射测试常见问题对策及整改措施

对于电磁发射测试对策及整改,我们将在下个专题《电子产品3C认证检测中常见电磁兼容问题与对策》中以AV和IT类产品为例加以详细探讨,在这儿仅进行一些提纲性介绍,不再深入展开探讨。

2.1 电子、电气产品内的主要电磁骚扰源

设备开关电源的开关回路:骚扰源主频几十kHz到百余kHz,高次谐波可延伸到数十MHz。

设备直流电源的整流回路:工频整流噪声频率上限可延伸到数百kHz;高频整流噪声频率上限可延伸到数十MHz。

电动设备直流电机的电刷噪声:噪声频率上限可延伸到数百MHz。 电动设备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:骚扰源频率从几十kHz到几十MHz ;设备运行状态切换的开关噪声: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。

信息技术设备的及各类自动控制设备数字处理电路:骚扰源主频数十MHz到数百MHz,高次谐波可延伸到数GHz。

2.2 骚扰源定位

2.2.1 根据测量曲线定位:

依据:超标骚扰频率范围、超标骚扰频域分布、窄带骚扰还是宽带骚扰等 根据被测设备工作方式和内部结构定位:

有没有使用标准不建议使用的半波整流和对称/非对称电源调整电路? 内部结构中电路板布局是否合理? 内部电缆走线是否合理?

内部滤波器(滤波电路)安装是否合理? 内部电路接地和搭接方式是否合理? 机箱屏蔽是否满足对应产品的需求?

2.2.2 根据被测设备组成和功能定位:

设备内部有否二次电源,其工作方式? 设备内是否有驱动电机,电机类型? 设备内是否有变频调速电路?
设备内是否有数码控制或智能控制电路?是否使用晶振? 设备内是否存在程控的继电器或开关电路? 设备正常工作是否利用电磁波或微波? 设备内是否存在工作中的无线收发电路?

2.2.3 根据功能模块工作情况进行故障定位:

若设备的各个模块可以暂停和恢复工作,可以通过逐个暂停这些模块的工作来判断骚扰来源。 若模块不可以独立暂停和恢复工作,可以通过与设备其它功能模块一起组合进行暂停和恢复工作,从而判断骚扰的大概来源。

若模块不可以独立暂停和恢复工作,可以通过与其它设备的合格功能模块一起组合进行暂停和恢复工作,从而判断骚扰的大概来源。
对怀疑骚扰超标的模块,可以用置换的方式来进行骚扰判定。

2.3 电子、电气产品连续传导发射超标问题及对策

家电类产品连续传导骚扰标称测量频率范围148.5kHz-30MHz(实际为150kHz-30MHz)。

 测量分别在电源端子及负载端子和附加端子上进行。 连续传导骚扰的主要来源:

开关电源的开关频率及谐波骚扰、电源整流回路的整流噪声、 交流电机的运行噪声、直流电机的电刷噪声、 电磁感应加热设备的电磁骚扰、
智能控制设备的晶振及数字电路电磁骚扰等

当我们通过骚扰定位方式找到超标点的骚扰来源后, 即可采用相对应的骚扰抑制措施。

(针对故障定位及传导骚扰来源分别展开说明)

对一般的电源端连续传导骚扰可以通过以下的电路加以抑制:     

 

图1:交流电源滤波网络

对于负载端子和附加端子的传导骚扰可以通过以下的电路加以抑制。 

图2:直流输出滤波网络

无论是对电源端子、负载端子和附加端子采取抑制措施,若使用独立的滤波器时,需注意其安装方式。

A:错误安装

 B:错误安装

C:错误安装 

D:正确安装 

图3:滤波器的安装方法 

2.4 电子、电气产品断续传导发射超标问题及对策

家电类产品断续传导骚扰标称测量频率范围148.5kHz-30MHz(实际为150kHz-30MHz)。 测量在电源端子上进行,喀呖声测量的频率点为:150kHz、500kHz、1.4MHz、30MHz 断续传导骚扰的主要来源:
恒温控制器具,程序自动的机器和其他电气控制或操作的器具的开关操作会产生断续骚扰。 此类操作一般通过继电器和程控电子/机械开关等实现。
此类骚扰一般由继电器、开关的触点抖动及非纯阻负载通断所产生的电涌冲击形成。 可采用相对应的骚扰抑制措施主要针对以上两个方面进行。

2.5 电子、电气产品辐射骚扰超标问题及对策

电子、电气产品辐射骚扰场强测量频率范围30MHz-1000MHz。 测量一般在开阔场或半电波暗室中进行。

辐射骚扰的主要骚扰来源:

- 开关电源的开关频率及谐波骚扰

- 交流电机的运行噪声、直流电机的电刷噪声

- 电磁感应设备的电磁骚扰

- 智能控制设备的晶振及数字电路电磁骚扰等

当我们通过骚扰定位方式找到辐射骚扰超标点的骚扰源后,即可采用相对应的骚扰源抑制措施。 (针对故障定位及骚扰来源分别展开说明)
一般来说,首先抑制骚扰源,这可以通过优化电路设计、电路结构和排版,加强滤波和正确的接地来达到。

其次是要切断耦合途径,这可以通过正确的机壳屏蔽和传输线滤波达到。

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