涨知识：EMC诊断常用知识与技巧二

涨知识涨知识EMCEMC 诊断常用知识与技巧（二）诊断常用知识与技巧（二） 通过之前那篇文章，相信大家对EMC 整改的常用知识也有所了解了，本篇文章重点分 享 EMI 部分的诊断技巧及案例分析。 一、如何判定噪声类型一、如何判定噪声类型 1 1、传导噪声类型定位、传导噪声类型定位 不同噪声类型，处理方式不同 针对传导骚扰，行业内的经验是从超标的频率范围判定噪声是差模还是共模噪声， 然后采取相应的整改措施。 这个分类是根据大量测试数据和整改经验而得出的结论， 对工程 分析具有很好的参考价值。 2 2、辐射噪声类型定位、辐射噪声类型定位 不同噪声类型，处理方式不同 上图是辐射测试图片，可以看到有不同形状的噪声，如馒头波、尖峰脉冲，我们可 以从测试波形大致判定是电源噪声或系统频率噪声发射出来的。 不同的噪声有不同的处理方 法，重点是找准干扰源。通常开关电源的噪声从频谱看是连续的，通常我们叫它“馒头波” 或“宽带噪声”；而系统频率通常是孤立的，因此也叫“尖峰脉冲”或“窄带尖峰”。 了解了 EMI 从波形判定噪声类型后，如果出现问题，该如何分析噪声是从哪里出来 的呢接下来看看 EMI 的分析三部曲。 二、二、EMIEMI 分析三部曲分析三部曲 EMI 超标一般主要由以上三部分导致电缆、结构、单板。在遇到EMI 问题时，也 需从这三个方面诊断。接下来针对这三种超标情况， 分享一下诊断技巧。 首先来看电缆导致 的超标问题。 1 1、电缆超标定位、电缆超标定位 针对 EMI，特别是辐射发射， 大多数情况下是从线缆辐射出来的。 出现这种情况后， 首先要判定整个系统有哪些电缆，如信号电缆、电源电缆。在保证产品正常运行的情况下， 可以先将信号电缆完全去掉， 再检验是否有问题。 如果某个电缆去掉后测试结果变化很大甚 至合格了，说明此条路径存在很大的干扰，可以采取相应的处理方法。 如果把信号电缆全部去除后，仍然没有变化，再检验电源电缆问题。针对电源电缆 有一个比较的诊断措施是使用磁环， 直接在电线上绕两圈测试， 确定改善效果。如果效果改 善明显，很大可能是电源端滤波没有处理好，反之要从结构或单板去分析。 2 2、结构超标定位、结构超标定位 针对结构问题，这个用来作为整改措施相对来说比较少，但用来定位是没有问题的。 结构导致的超标主要是金属壳中的缝隙及孔洞， 这个可以使用之前曾介绍的频谱分析仪进行 探测。如果缝隙做了屏蔽措施，则要检查屏蔽材料的选型、安装是否存在问题，那如果没有 使用这些，可以使用带屏蔽功能的导电纸进行处理，看是否有改善效果。 对于孔洞来说，针对磁场与电场的处理方式是不一样的。磁场主要考虑噪声源距离 孔洞的距离，而电场主要考虑孔洞大小和噪声波长的关系。 3 3、单板超标定位、单板超标定位 上述两个方面都是针对于传播途径来讲的，而单板则有所不同，它属于真正的噪声 源。如果电缆、结构都排除完毕，便要对单板进行定位，确定单板本身是否满足要求。在设 计时首先要保证单板满足要求， 这需要对单板进行测试， 判定噪声是电源噪声还是系统频率。 如果是电源噪声则对电源进行处理，一般电源供应商针对EMC 都会有相应的解决方案，如 果没有，则可以咨询供应商。如果是系统频率，则对晶振、时钟等信号进行处理。如果解决 不了，则可以考虑增加一些额外的滤波器件、屏蔽等措施进行改善。 如果已经有较为完善的滤波电路，而实际又没有起到很好的滤波效果，通常需要考 虑滤波器件的选择参数、结构、布局是否合理，或者是否可靠接地，接地点的位置。 三、三、EMIEMI 案例解析案例解析 案例案例 1 1、电感选型与匹配、电感选型与匹配 馒头波，以电源噪声为主，从电源滤波出发 案例 1，如图在进行辐射测试时出现超标， 通过观察测试波形图， 大致可以判断出属 于电源噪声。因此首先考虑对电源进行处理。 根据超标现象与定位思路， 将电源线以外的其 他线都去除，发现没有较大的改善。 然后在电源线套个磁环，辐射下降很多，所以可以判定 噪声是从电源线出来的。 不同电感量的电感串联使用，提升滤波带宽 根据排查结果，电源噪声、非信号线辐射，套磁环效果明显，因此可对电源端口进 行滤波。通过观察电路板，发现三个问题需要注意 1、三个电源并联，容易引起相互串扰，增强噪声； 2、滤波电路 U 型布局，容易引起滤波电路失效； 3、UU 型共模电感高频抑制效果不明显。 考虑到使用磁环可以有效改善滤波效果，因此大致可以判定可对滤波电路参数进 行完善，使用一个共模电感能起到一定的改善作用， 但会引起其他频率上升， 为提高滤波带 宽，使用两个不同感量的电感串联即可解决此问题。 案例案例 2 2、显示屏排线辐射、显示屏排线辐射 尖峰脉冲，以系统频率为主，从系统滤波出发 案例 2，测试辐射时出现超标， 辐射波形如图所示，由图可知，这是一个典型的系统 频率导致的超标问题。 同样的判断方法， 从电缆、结构、单板去分析。测试时，除了电源线， 外部没有额外的信号线， 测试之前， 使用频谱分析进行探测， 发现液晶显示屏的噪声比较大。 所以在现场整改时，把液晶显示屏排线去掉， 测试结果非常好。因此可以判定噪声是从液晶 排线辐射出来的，这便需要对晶振及时钟信号、传输线进行处理。 晶振电源及输出、时钟信号、信号线需重点处理 现场处理时，对带有时钟信号的信号线进行滤波处理，发生明显的改善效果，然后 对排线进行屏蔽处理并接信号地， 可以完全满足要求。 通过整改可以知道时钟信号要处理好， 晶振滤波、时钟滤波、布局走线等内部传输线都能成为很好的天线。 案例案例 3 3、滤波器件位置不当、滤波器件位置不当 典型滤波电路，X 电容靠近电源输入端口，置于共模之后 案例 3，这个产品需求满足CLASS B要求，由上图可以看出，只能满足 CLASS A要 求，B 级低频段不满足要求，从经验判断是差模噪声引起为主。但是从滤波电路设计看，X 电容、 共模电感均有， 为什么在这个频段会产生问题呢原因在于滤波器件的位置对传导同 样有影响。 滤波电路应遵循最大不匹配原则，高低阻搭配 滤波电路的设计有两个重要的参数源阻抗与负载阻抗。滤波结构设计一般要遵循 高低配原则，如LC。我们知道传导机的LISN 与 EUT 输入端口的连接时，靠近EUT 端口的 是一个 50uH 电感，按照匹配原则其后应接下一个低阻抗的器件，如电容。因此将X 电容 移到共模电感之前后，完全满足要求。从这个案例所得出的经验是， 在滤波器的设计或整改 上，可适当调整滤波结构，同时要遵循滤波器最大不匹配原则。 案例案例 4 4、电源输出接、电源输出接 PEPE 传导问题传导问题 输出接地一般会导致传导、浪涌、EFT 变差 案例 4，现在很多系统在设计时，基于安规、产品功能实现或EMC 性能要求，会将 电源的输出地或信号地与金属机壳 （PE） 直接连接、 或者通过 RC 间接连接。 这种设计方式， 经常会出现传导骚扰测试超标的问题，而当电源输出地或信号地不接时，测试则可以通过。 这个案例是一个典型电源输出地接PE 导致的传导骚扰测试失效问题。 针对输出接地情况，输入、输出滤波均要兼顾，要同时考虑增强电源滤波,增加输出滤波 那输出地接 PE 为什么会导