EMC整改技术简介new

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整改案例分析
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整改的基本方法
１．根据电路原理及整改经验，快速判断出干扰源． ２．利用排除法，将”天线效应”的对外引线一一排除． ３．可借助仪器确定干扰源模块，已知超标频点，可用频谱探头 定频观察，找出最大干扰值的模块电路． ４．查看各端口是否有滤波电路，参数是否合适，内部连接线是 否符合ＥＭＣ规范，必要的电路是否有隔离． ５．屏蔽器件与散热器件是否接地良好等．
ZL = Rpar + jω L 1 + jω R par C par − ω LC par
2
C par
f1 =
R par 2π L
90°
f2 =
1 2π C par L
0°
−90 0
R par
0
f1
f2
0
f1
f2
a）实际电感等效电路 b）电感幅频特性 c）电感相频特性 图2-4 实际电感的高频等效电路及其幅频和相频特性示意图
人为设备所产生干扰
ａ.射频发射机(radio transmitter) b.数字讯号处理与传输(digital signal processing and transmission) c.电热应用(electro-heat application) d.电力设备及输电(power conditioning and transmission) Ⅰ.低频导电性(low frequency conducted)干扰 (谐波,电压变动,电压瞬降,不平衡,载波讯号,其它低频) Ⅱ.高频辐射性(high frequency radiated)干扰 Ⅲ.高频导电性(high frequency conducted)干扰 Ⅳ.高频辐射性(high frequency radiated)干扰 e. 开关时的瞬时(switching transient) f. 静电放电(electrostatic discharge,ESD) g. 核爆电磁脉波(nuclear electromagnetic pulse,NEMP)
整改案例分析
一、开关电源ＲＥ整改案例
整改前测试数据
整改后测试数据
整改案例分析
电路原理讲解
电路原理讲解
整改案例分析
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分析：从原理图得知，为它激式开关电源，从测试波形可以看 出，超标是在３００ＭＨＺ以前，整个频段的底噪也非常高，根据经 验可知由开关管及开关并压器高频谐振产生的干扰。这里解释 一下，开关电源本身的工作频率并不高，几十ＫＨＺ到上百ＫＨＺ，但 测试数据中可以看出高到３００ＭＨＺ，这是因为开关并压器初次级 之间形成的高频谐振，这个谐振频率再随次级的整流到输出 线，形成天线向空间辐射。再从原理图可看出这个并压器有三 个副绕组，基中一组为ＵＣ３８４４电源，另个两组为输出及后级小 电压。那么这个高频谐振波就会在这四个绕组中相互耦合共同 存在。在主绕组上已经有了ＲＤＣ吸收电路，想通过改变并压器消 除这个高频谐波并不可能，但是只要切断这三个副绕组的干扰 途径即可解决ＥＭＣ问题。我们用频谱仪在并压器相应的绕组上观 察，显示值非常高，再用接收机定频点观察，发现问题就出在 这三个副绕组。
EMC基本介绍 / EMI的产生?
传导性ＥＭＩ和辐射性ＥＭＩ
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如前所述,电磁干扰(EMI)有两种传播途径:传导(Conduction)和辐射 (Radiation),即电磁干扰分为传导性电磁干扰(Conducted EMI)和辐射 性电磁干扰(Radiated EMI)两种. 电磁干扰在电子仪器设备中产生噪音,相应地,噪音亦分为传导性噪音 (Conducted noise)和辐射性噪音(Radiated noise) a.当电磁干扰波的频率小于30MHz时,电磁干扰主要是以传导方式在电 子设备中产生传导性噪音,可通过测试电源线感应的电压来衡量干扰程 度. b.当电磁干扰波的频率高于30MHz时,电磁干扰主要以辐射方式在电子 设备中产生辐射噪凌音,以直接测量传播到空间的干扰波来评价干扰程 度. 无论传导噪音还是辐射噪音,都分为共模噪音(common mode noise)和 差模(differention mode noise或normal mode noise)两种. 通常共模噪音比差模噪音更难控制.
EMC基本介绍
EMI 图１ ＥＭＩ和ＥＭＳ示意图
EMS
EMC基本介绍
ＥＭＩ
ＥＭＳ
应注意 不产生电磁杂讯妨碍其 它设备正常工作
应能够 不受其他电子设备的影 响而能正常工作
ＥＭＣ
EMC基本介绍
EMI&EMS的分类
ＥＭＣ
ＥＭＩ
ＥＭＳ
ＣＥ 传导性干扰 Ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ
ＲＥ 辐射性干扰 Ｒａｄｉａｔｅｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ
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示波器．用于测量分析时域波形的仪器，比如驱动信号，波 形频率，上升沿下降沿，占空比，幅度等等．也可做ＥＭＣ部分 测试的简单模拟对比测试．比如传导测试． 频谱仪．用于测量频域波形图的仪器．观察一个频率范围的 变化，是整改工作中必备工具之一． ＥＭＩ接收机，一般有频谱仪ＥＭＩ接收一体机，也有单独的ＥＭＩ 接收机，用于测量某个频率的准确值． 探头工具．一般可以自制，上图为自制的近场探头与探针头．
EMC基本介绍 / EMI的产生?
噪声干扰的对策：
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（１）接地（Ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ） （２）屏蔽（Ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ） （３）滤波（Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ） （４）平衡（Ｂａｌａｎｃｉｎｇ） （５）隔离（Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ） （６）分离与取向（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ） （７）电路阻抗控制（Ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｌｅｖｅｌ ｃｏｎｔｒｏｌ） （８）配线设计（Ｃａｂｌｅ ｄｅｓｉｇｎ） （９）速度与频宽控制（Ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｂａｎｄ ｗｉｄｔｈ ｃｏｎｔｒｏｌ）
EMC基本介绍 / EMI的产生?
ＥＭＩ的表现形态：
（１）由电源电路进入的噪声干扰 （２）由讯号线的噪声干扰 （３）由静电感应引起的噪声干扰 （４）电磁感应引起的噪声干扰 （５）由电磁波引起的噪声干扰 （６）由电路间共同阻抗引起的噪声干扰 （７）由反射引起的噪声干扰 （８）由接地或屏蔽不当引起的噪声干扰 （９）由配线不良引起的噪声干扰 （１０）由接地不良引起的噪声干扰
EMC基本介绍
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EMC基本介绍
滤波的频宽
一个滤波器的滤波频宽要能涵盖所要滤除的频带，理论上，一个低通滤波 器在其截止频率ｆｃ以上之频率，均可视为有效的滤波频宽． 实际上，一个滤波器的频宽设计，常因滤波组件Ｌ．Ｃ受到ｆ的影响而缩短其 有效频宽，如下图所示：
(a)
(b)
(c)
二． 元件的高频特性
电容的种类
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1．电解电容 电容量对体积的比值高，但内部杂散电感以及等效串联电阻较大。 电解电容主要有两种：铝电解电容和钽电解电容，钽电解电容比铝电解电容性能 好，但也只在较低的频率范围内呈容性，并且价格较高，由于这些缺点，电解电 容极少用于噪声抑制，主要用于减小整流电路的输出纹波。 2．纸质电容 其额定电容和电压值范围较广，且其等效串联电阻比电解电容小得 多，但仍具有较高的杂散电感值。各种纸质电容和敷金属纸电容被广泛地应用于 电力电子装置，因为它的性能好，可靠性高，也常被用于电力线性滤波。 3．陶瓷电容 不同介质物质，会有不同的能量密度和温度系数，陶瓷电容的特性 随时间、温度和电压而变，且易受电压的瞬变而损坏。陶瓷电容体积小，并且具 有极好的高频特性和较小的等效串联电阻，因而被广泛地应用于印刷电路板中。 4．薄膜介质电容 如聚酯电容、聚丙烯电容，聚苯乙烯电容，聚碳酸酯电容等， 等效串联电阻小，不同的绕制方法会影响其阻抗，但能量密度很小，聚苯乙烯电 容具有很低的电解损失和非常稳定的电容频率特性。
EMC基本介绍
噪声类型
噪声来源：内部噪声，外部噪声，内外噪声兼有 共模噪声（ｃｏｍｍｏｎ ｍｏｄｅ ｎｏｉｓｅ） 噪声类型 差模噪声（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｍｏｄｅ ｎｏｉｓｅ）
滤波器设计是以频域（ｆｒｅｑｕｅｒｃｙ ｄｏｍａｉｎ）作考虑， 因此，要：
傅立叶
时域（ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ）
转换
频域（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ）
C par
0°
Lpar
− 90°
f1
f2
f1
f2
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a）实际电阻的高频等效电路 b）幅频特性示意图 c）相频特性示意图 图2-2 实际电阻的高频等效电路及其幅频特性和相频特性示意图
理想电感模型
Z=jωL
900
a）幅频特性 b) 相频特性 图2-3 理想电感的幅频特性和相频特性
实际电感的高频模型
EMC基本介绍
由于一般之电源噪声对于电源工作频（如ＡＣ５０Ｈｚ）而言，均原于高频噪声， 故我们将主要讨论低通电源波器． 低通电源滤波器之设计 低通电源滤波器是排除系统间导线之噪声干扰的有效办法，其设计考虑重点 为： （１）噪声（噪音）类型 （３）衰减量 （５）滤波组件 （７）接触阻抗 （２）滤波频带 （４）线路匹配 （６）额定电压与额定电流
通讯滤波设计 （１）两种滤波类型 电源滤波设计
用在系统内部噪音的抑制 用于系统间噪音的抑制
EMC基本介绍
高通滤波（ｈｉｇｈ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）
低通滤波（ｌｏｗ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ） 滤波方式 带通滤波（ｂａｎｄ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）
带止滤波（ｂａｎｄ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ） ＡＣ滤波 滤波场合 ＤＣ滤波
元件的高频特性
元件
电线
低频特性
高频特性
Z
响应
f Z
电阻
f Z
电容
f
Z
並聯諧振
电感
f 串聯諧振
理想电阻模型
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Z ( f ) = R∠0o
0o
− 90°
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a）幅频特性 b）相频特性 图2-1 理想电阻的幅频特性和相频特性
实际电阻的高频模型
f1 = 1 2π R C
f2 =
par
1 2π L par C par
EMC基本介绍
ＥＭＩ．ＥＭＳ．ＥＭＣ的定义及相互关系
EMI定义: EMI是Electro-Magnetic Intererence的缩写，译为电磁干 扰，是指某一装置或系统在执行其应具有的功能的过程中， 如出现有不利于对其他电子设备或系统运作功能的讯号，而 此讯号是不需要的，且是没意义的，则称此讯号为” EMI” ， 此讯号可能来自外界，亦可能来自设备或系统本身。 EMS定义: EMS是Electro-Magnetic Susceptibility的缩写，译为电磁免 疫，是指某一装置或系统在执行应具有功用的过程中不受周 围电磁环境影响的能力。
一、ＥＭＣ基本介绍
二、元件的高频特性
三、整改案例分析
四、一般评估方法
五、 问题交流与讨论
一．
EMC基本介绍
EMC基本介绍
什么是EMC?
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电磁兼容性EMC（Electro Magnetic Compatibility），是 指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境 中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此， EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过 程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另 一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程 度的抗扰度，即电磁敏感性。
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EMC基本介绍 / EMI的产生?
传导性ＥＭＩ
如前所述，传导性噪音亦分 为共模和差模两种． 共模噪音是讯号或其回路 与大地间之噪声，其传导方式 如图（ａ）． 差模噪音是讯号线与其回路之 间的噪声，其传导方式如图（ｂ）
EMC基本介绍
抑制传导性噪音的方法是滤波
滤波定义：
滤波作用是利用不同频率的讯号，对于电容或电感组件会产生不同阻抗（即较高频 率的讯号，其感抗较大而容抗较小，而较低频率的讯号，其感抗较小，容抗较大）而造成 不同频率讯号，对于电容或电感之衰减量不同，故使所需讯号与噪声之Ｓ／Ｎ比值提高， 而达到噪声干扰（噪音）防制的效果． 滤波器之分类．
电容引线的影响
Resr
Llead
图2-7 带引线电容的高频等效电路
三． 整改案例分析
整改案例分析
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ＥＭＣ整改是一个非常广泛的概念，它包含了整个产品的电 路原理设计、ＰＣＢ布局、元器件布局、元器件选择、结构 设计、接地与滤波设计、软件与程序设计等。
整改案例分析
ＥＭＣ整改仪器设备
整改案例分析
ＣＳ
ＲＳ
对辐射的免疫 对传导的免疫 Ｒａｄｉａｔｅｄ Ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ
EMC基本介绍
ＥＭＩ的产生？
自然界所产生的电磁干扰：
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ａ．自然界本身存在的低频电磁场 ｂ．雷击 ｃ．宇宙高频电磁波 ｄ．外星体产生的射频电磁波等
EMC基本介绍 / EMI的产生?
理想电容模型
1 Z = jω C
−900
− 1800
a）幅频特性 b）相频特性 图2-5 理想电容的幅频和相频特性
电容的高频模型
Z = Resr + j(ω Llead 1 − ) ωC
f0 = 1 2π Llead C
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90 0
00
Resr
− 900
f0
C
Resr
Llead
a）实际电容高频等效电路图 b）幅频特性 c）相频特性 图2-6 实际电容的高频等效电路图及其幅频和相频特性示意图