EMC、EMI设计技术及问题精讲

空间扫描——找出问题点
选定区域，设定频率点 执行测量 实时显示EMI位置和强度 的图形。 调整电路参数或者更换器 件，能实时反映 观测瞬态EMI 观测设备不同状态下的 EMI
频谱 / 空间扫描
得到每个物理位置的全频 段的EM强度
每个位置点可记录一万个频
率的幅度信息
存在有某种
完整的EM文档
频率的干扰
EMC是产品质量的一个非常重要的指标
需要保证生产线的产品与设计原型一致
新理念要求：提高工程师素质是根本
我国的EMI问题刚刚得到重视
工程师经验积累少、没有频域手段
先进的设备，仅仅是一种手段，最终解决问 题还是需要工程师丰富的经验
奥吉通定期出版“典型案例分析” 奥吉通提供专家级的技术服务
好的测量手段能帮助你迅速积累正确的经验 对EMI产生和抑制机理的理解，是解决未来 EMI问题的基础
“探测火苗”
采取的手段：屏蔽＋滤波
把“火苗”捂在设备内部
传统对策遇到新问题
需要考虑设备内部【板间，板内信号间】EMI 问题，不能使用屏蔽/滤波手段
屏蔽和滤波会增加重量、成本 信号频率与干扰频率一致，不能采用滤波 频率提高，布线、屏蔽体、机箱等成为天线 高频信号耦合到电缆，由电缆发射
EMC对策新理念
及早引入测量技术
电磁场扫描技术、EMC预兼容测试
新理念要求企业充分重视EMC
EMC是一项系统工程，不是EMC工程师一 个人的事情
总体设计、单板设计阶段就需要考虑 仅整机考虑：成本高，速度慢，问题复杂
为工程师制订“工艺文件”
把经验总结为《电子产品设计规则》，成为 《设计工艺文件》，避免犯类似错误
段少、时间长
企业摸底测试——电磁兼容预测试
自己建立相应的EMC实验室 能使设计人员在产品研制的过程中，及早发现问
题，及时采取有针对性的措施，降低纠错成本并 提高认证测试的一次性通过率。
传统的EMC预兼容测试
环境要求
发射辐射：开阔场或半电波暗室 发射抗扰度测试：全电波暗室。
场地
开阔场：中国几乎没有符合要求的OATS 暗室：费用昂贵，对EUT体积有限制 屏蔽室：测量不准确，对EUT体积有限制
工程师最急需的预测试类型
辐射发射：占85％以上，而且解决最难
传统预测试的问题ຫໍສະໝຸດ Baidu
传统预测试方法
主设备：频谱仪 环境：普通环境 方法：EUT开机关机各测
一次，结果相减 EMI定位：配单探头
问题
背景信号不稳定 EUT与背景相同的频率点 结果有偏差
近场测量
测量EUT上的电流：EMI是EUT上的高频电流回 路形成的。 精确定位EMI产生的源头和分布区域。
利用合成频谱和合成空间 功能，分析
一个或几个频率的空间分布 部分区域的频谱
提高工作效率
快速定位干扰源位置
电磁干扰 干净区域
频谱/空间扫描分析
指定位置的频谱图 合成 频谱图
后 台 分 析
指定频率的空间分布图
合成 空间图
频谱/空间扫描结果图
覆盖方式
把扫描结果与 PCB设计图叠在 一起显示。
更容易看清辐射 源位置。
先进的EMI设计和排查手段
EMSCAN电磁干扰扫描系统及应用
Emscan系统构成
以太网
GPIB VIDEO
控制
RF信号
信号
1280个探头组
成的扫描器
世界上唯一采用阵列探头/电子扫描的近场测量系统 世界上唯一能获取被测物完整电磁场信息的测量系统
全球使用Emscan的公司
通信
Lucent, Alcatel, Motorola, Nortel, Siemens, Hitachi, Oki Electric, NEC, Nippon Telegraph and Telephone, ……
基础：对EMI产生和抑制机理的充分认识
新EMI对策的核心
全体人员认识EMI形成及抑制机理
全体人员：项目负责人、总体设计人员、硬 件工程师、结构工程师、EMI工程师
认识EMI：借助先进的工具，迅速积累经验 采取科学手段：灭火种，切断火的蔓延路径
建立科学的EMC管理体系
项目各阶段EMC的评估 制订针对各类设计人员的工艺要求 利用先进的工具，建立完善的评估体系
EMC/EMI测试技术
EMC认证测试 预兼容测试 近场测量
EMC认证测试技术
测试场地
开阔场【有背景噪声】 暗室
EMC认证测试技术
远场测量 测量天线与被测物的距离一般为1、3、10米 给出的结果是一张频谱图
EMC预兼容测试
EMC认证测试
费用高，需出差，需预约等待 很难在认证测试中心进行各类试验 产品后期的成败型测试，解决问题的代价高、手
及早考虑EMI/EMS/EMC
EMI/EMC是项系统工程
早考虑 成本低，手段多，效率高 需要产品所有组件协同配合
专家的经验 PCB设计的很多规则
设计能全部按照设计规则执行吗？ 所有的理论在所有场合都正确吗？
仿真技术
数字电路的仿真模型：IBIS模型不完整、不准确 EMC仿真：需要SPICE模型，很难获得 精度与速度
EMC设计
EMC/EMI问题
产品内部的电磁干扰
稳定性、可靠性
产品对外产生的电磁干扰
空间 —— 发射辐射 电缆 —— 传导辐射
产品对外界干扰的抵抗能力
空间 —— 发射敏感度 电缆 —— 传导敏感度
电子产品EMI对策的变化
适应未来要求的EMI新对策
传统EMI对策
查找EMI问题的方法：频谱仪＋近场探头
汽车
Ford, Chrysler, Delco/Delphi, Honda, Mazda, Siemens, Nissan, ……
计算机、办公自动化
IBM, Dell, Apple, Brother, Compaq, Xerox, Hewlett Packard, NEC, Goldstar, Canon, Minolta, Ricoh, 3Com, Thomson，Intel，……
消费电子
Samsung, JVC, Sony, Pioneer, Intel, Konica, Matsushita, Pioneer, Citizen, Toshiba, Sharp, Hitachi, Kenwood, ……
频谱扫描——找出频率点
选择几个代表性探头 选定频率范围,设定带宽,执行测量 给出选定频率范围内各频率的幅度峰值 得到有问题的频率。