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产品设计中的常见电磁兼容问题及解决策略

2018-12-2510612李富同安规与电磁兼容网

摘要:本文介绍了在企业产品研发时一些经常出现的 EMC 问题,并提出了相应的解决策略。

关键词: EMC   电磁兼容  静电放电  辐射发射  辐射抗扰度

前言

目前世界各个国家的产品认证法规要求任何电子相关 产品在本国销售必须带有相应标识,以表明产品符合安全和 电磁兼容的标准要求。如中国的 CCC 认证,美国的 FCC 和欧盟的 CE 认证等, 已成为 WTO 规则中的技术贸易壁垒 (TBT ) , 如图 1和图 2所示。

EMC 的指标是目前在所有法律法规所要求的项目中,在产品设计时最难以达到的。 2006年调查表明,EMC问题是 电子工程师在研发设计是遇到的最大挑战,由于EMC的设计 经验较少,经常在设计完成之后才进行 EMC 的测试,一旦测 试发现问题,会出现产品准备上市销售了,EMC 的问题总是 没有时间来解决,项目总是要不断的延迟,需要再花费大量 的时间去解决,相信这是每位遇到 EMC 问题的研发人员的深刻体会。

所以解决 EMC 的问题应该在产品研发的过程之中予以 解决,而不是在产品研发完成之后再进行修补,在设计中应 遵循一些 EMC 的设计导则,项目团队对电路设计和 PCB 设计 进行评审,并在每个研发阶段应进行相应的 EMC工程测试,以发现潜在的问题。

从 EMC 问题产生的根源上解决问题永远比在表面上解 决(如屏蔽)要好的多,且成本更低,且在整个项目研发流 程中,对 EMC 问题解决的越晚,所产生的成本会更高。


图 1 世界各国的产品认证要求发展情况 [4]


图 2 在全球销售产品的认证标识要求 [4]

由于各个 EMC 的测试项目不同,问题产生的原因也不 尽相同,相应的解决方法也不同,产品设计中常见的电磁兼 容性问题有以下几种。

一、辐射发射无法满足标准要求问题

典型的产品电磁辐射问题如下图 3所示,有一些频率点 上超出标准的要求,由于辐射发射的测试不确定度很大,各 个实验室之间的测试结果差异很大,许多公司都要求辐射发 射的测试结果有 4-6dB 的裕量。
 


图 3 产品的辐射扫描图谱

类似辐射发射超标的情况经常发生,要想解决,须弄清 楚辐射产生的根本原因,据笔者分析,可能的辐射问题来源 有 [1]:

1 印刷线路板中走线问题引起的 ,如图4.


图 4 PCB 板中的走线

在 PCB 板走线中应该注意一些高速信号的回流路径,我们知道信号即有电压也会存在电流,而信号电流总是要流 回其源头,如果高速信号的回流路径过大,形成环路,很容 易对外辐射能量。

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