EMC各类实验的一些个人看法

从信号干扰路径可分为:传导耦合,容性耦合,感性耦合,磁场耦合和对外辐射耦合。

传导耦合:频率较低时,传导耦合居多,1MHz以下,传导耦合居多,当然这个没有绝对,对待传导耦合,从“堵”和“疏”的角度出发。

1.“堵”就是利用电感,磁珠,磁环等手段,堵住信号的传输路径,当然对待低频信号,电感和磁场应用较多,电感较多应用在频率更低的频率点,可能几百KHz,电感主要是利用感应电动势,产生的反向电流阻碍原电流信号的增加,但是在高频段因为频率高了,电感特性下降,可能会呈电容特性,反而适得其反;磁珠应用频率较高,磁珠主要是利用其在高频特性下,电感特性下降,但是此时涡流损耗,磁滞损耗增加,能量多以热能形式消耗。这儿需要注意下,各厂家的特性是不一样的,也就是同样的感值或者磁珠阻抗,哪怕是同一家的电感,其特性也是很多不一致的。比如下图的太诱的两款1uH电感,其值都是1uH,但是其阻抗特性曲线完全不一致,其中一颗在201MHz阻抗为1543.273欧姆,而另外一颗在201MHz时只有673欧姆,阻抗差了一倍。所以在EMC实际实验时,不能说我在现场用了一颗1uH电感效果不错,那么回去改版时就随便选择一颗1uH电感。

2.对于疏也是同样的道理,同样容值的电容,其阻抗特性也是不一致的。

 

3.信号的返回路径,这点往往会被忽略掉,所有用于信号回流的路径阻抗都必须要小,否则会引起低弹效应,引发额外的干扰,低频信号的回流会通过公共阻抗耦合干扰别的信号,高频信号的回流会通过感性耦合,容性耦合干扰别的信号。所以地平面面积要足够大,比如开关电源设计中,如果地回路是由人为设计的,那么需要敷大片铜箔构成回流。

容性/感性耦合:如果是感性或者容性耦合,那么增加干扰源和被干扰源之间的距离可显著减小干扰或对电路的影响,在实际实验时,往往不能得到很快的验证,所以在前期设计时就需要特别注意高频信号源,需要远离易受被干扰的信号。

磁回路耦合:可以简单按照S*I*F*F/d考量各个因素的影响,环路面积尽可能小,总的回路电感小,电感的能量根据L*I*I,在电感较小时,储能的能量小,对外干扰小,同样的道理,减小驱动电流,也可以降低对外干扰,F对应变化频率,频率越大,等效回路电感两端的幅值电压越低,耦合到被干扰源的幅值也会越低,从下图可以看出,频率由1K变化到10K,电感两端电压由500mv变化到0.8V以上,距离d这个很好理解,距离越远,互感越小,被干扰到能量越小。

对外辐射发射耦合:其主要是由EUT电缆或壳体上的缝隙产生的发射通过空间传播。天线常见的结构可能包括I/O电缆,内部电缆和屏蔽壳体上的开口,槽或缝隙,如果这些结构的耦合频率接近谐振频率(通常对应于半波长的谐振频率),则这种情况更符合天线形成的条件。这种耦合跟上面几种耦合的区别,就个人理解,以上几种其本身在系统电路中都是存在回路的,而该辐射主要是由于在形成回路或者未形成回路时,意外出现了天线效应,导致从空间传播了很多能量,因而空间外在的影响更甚。

其常见的原因如下;

1.电缆辐射:I/O电缆或者电源线缆,由于其屏蔽层于机架或者壳体搭接不好或者缺少足够的滤波或简单地穿过屏蔽壳体,所以通常会辐射高频谐振,通常200MHz以下不合格的原因主要为线缆辐射。

2.金属机壳:较高频率(通常大于200MHz)的发射普遍来自于设备的金属机壳,较为常见的为机壳缝隙,这种情况下,我们除了减小缝隙以外,更为重要的是找到干扰源,并为其提供良好的回路。

综上,对外辐射都是由于我们无形中形成了天线,导致对外传播能量增加,除了对线缆屏蔽,减小缝隙,找到干扰源,为其规划好一个疏的回路也是不错的选择,因为总的能量是一定的,一条支路的能量流走的越多,剩下的能量就会越少。

结合以上分析,分别就EMC常见的实验进行归类:

1.RE:测试产品对外辐射,对外辐射居多,简单粗暴来说,先对线束上磁环,看看辐射跟线束是否有关,如果效果不明显,可以再考虑结构缝隙,如果这两点暂时没有头绪,可以回到电路板,看看干扰源在哪儿,给其堵和疏,看看效果如何。

2.CEV/CEI:线束传导类辐射居多,如果线缆形成了天线,对外辐射也存在,同理,先上磁环看看效果怎么样,再回到产品电路,找到辐射源,解决其问题。

3.RI:考察对产品抗干扰,线束做好屏蔽,产品做好屏蔽,效果会变好;

4.CI:主要考察干扰对产品接口电路的影响,接口部分用好磁珠,电容,电感会起到一定作用,当然对一些7637等级为A的实验,需要保证后级电容能在干扰施加的时间内能够满足产品供电需求。

5.ESD实验:考察产品密封特性,接口电路抗ESD能力,堵和疏在ESD实验中应用最为经典,快速释放能量是王道。

以上,均是个人一些理解,有不足之处,还望大家多多理解和支持,谢谢。

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  • dy-KWsphClW 02-24 18:02
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  • dy-lyd1vZ59 2023-10-29 19:01
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  • dy-PZCvUC1L 2023-10-29 18:51
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