EMC设计及EMI排查技术

EMC设计及EMI排查技术ComplianceDirectionSystemsInc.ComplianceDirection——DirecttoEM_Compliance容向系统科技有限公司【原“奥吉通仪测部”】容向——专注于电磁兼容方向邢立文容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场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新对策容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场传统EMI对策查找EMI问题的方法：频谱仪＋近场探头“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，由电缆发射容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场EMC对策新理念基础：对EMI产生和抑制机理的充分认识容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场新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容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场及早考虑EMI/EMS/EMCEMI/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精度与速度及早引入测量技术电磁场扫描技术、EMC预兼容测试容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场新理念要求企业充分重视EMCEMC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容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场新理念要求：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EMC/EMI测试技术EMC认证测试预兼容测试近场测量容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场EMC认证测试技术测试场地开阔场【有背景噪声】暗室容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场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容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场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。容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场传统的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，而且解决最难容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场传统预测试的问题传统预测试方法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结果有偏差容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场近场测量测量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。先进的EMI设计和排查手段EMSCAN电磁干扰扫描系统及应用容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场Emscan系统构成RF信号控制信号以太网GPIBVIDEO1280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容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场全球使用Emscan的公司通信Lucent,Alcatel,Motorola,Nortel,Siemens,Hitachi,OkiElectric,NEC,NipponTelegraphandTelephone,……汽车Ford,Chrysler,Delco/Delphi,Honda,Mazda,Siemens,Nissan,……计算机、办公自动化IBM,Dell,Apple,Brother,Compaq,Xerox,HewlettPackard,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,……容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场频谱扫描——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。容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场空间扫描——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容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场频谱/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完整的EM文档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存在有某种频率的干扰容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场频谱/空间扫描分析后台分析指定位置的频谱图指定频率的空间分布图频谱/空间扫描结果图合成频谱图合成空间图容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场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。完整清晰的设计文档PCB设计图：光绘文件容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场Emscan在各个阶段的应用设计阶段及早考虑EMI问题，单板/机箱/布线同时考虑早考虑低成本、高效率、多手段减少去电磁兼容室进行标准测量的次数排除内部干扰，提高抗干扰性能，提高可靠性加快产品上市，使产品生命期内利润最大化生产和测试阶段产品调试（异常EMI处可能就是故障点）减少多余元件或降低元件参数，降低生产成本确认替代元件对电磁兼容的影响质量检验阶段EMC一致性测试容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场EMSCAN——工程师必备手段阵列探头/电子扫描，实时看清活动的电磁场；频谱/空间扫描功能测量被测物全部电磁场信息科学、客观、直观地评估PCB设计质量指导工程师不断提高设计质量帮助产品的调试、改进和完善看到整板的电磁信息，看清电路内部的辐射干扰情况。迅速定位EMC测试及抗干扰测试失败的原因；查找并定位瞬态电磁干扰；评估结构设计对EMI/EMS的影响；迅速积累正确的解决EMI问题的实践经验。容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场应用——评估PCB设计质量一块好的PCB，需要考虑的问题包括：优秀的层叠设计保持连续的布线阻抗较少的谐波及较低的强度良好的电源滤波EMI被控制在尽可能小的区域尽可能保证地平面的完整性：器件布局；过孔安排。在信号完整性和电磁兼容性中找折中：尽可能增加信号的上升沿和下降沿时间容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场评估PCB设计质量利用EMSCAN的测量结果，我们可以从如下四个方面来评估PCB的设计质量：频率点数量：即谐波数量。瞬态干扰：不稳定的电磁干扰。辐射强度：各个频率点的幅度大小。分布区域：各个频率点的电磁干扰在PCB上的分布区域的大小。容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场案例——评估PCB设计质量A板为B板的改进：A板的频率点数量明显比B板少；A板的大部分频率点的幅度比B板的小。A板的瞬态干扰比B板的少。A板的总的电磁干扰分布区域比B板的小得多。容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场案例——评估PCB设计质量单频率点——462MHzB板的电源滤波没有设计好：由于地平面被严重破坏，在图中红色区域产生强干扰；由于滤波考虑不全，干扰通过电源被传导到几乎整个PCB板。容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场应用——揭示瞬态EMI问题瞬态EMI在EMC测量中往往不会被检测到，但会影响产品的性能和可靠性自动复位/死机误码工作不稳定容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场应用——迅速定位干扰源频谱/空间扫描数据66M，83M及其谐波是PCB上的主要干扰信号容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场迅速定位干扰源83M及其各次谐波的产生地点容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场迅速定位干扰源66M偶次谐波产生点66M奇次谐波产生点容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场评估电路修改修改前修改后修改前后差别改进措施：在干扰源产生位置增加电源滤波电容容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场应用——看清电磁场的分布83M基波的分布容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场83M及其各次谐波的分布容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场应用——敏感度调试设备内的每根布线/电缆/金属都是“天线”。线长度波长的1/20，就能成为天线。22MHz的信号，波长为13米，65cm的布线就是天线100MHz信号的5次谐波为500MHz，3cm长的布线就可能成为天线！长度为信号波长的1/4时，便是一个将信号转变成场的极好的转换器。容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场导线成为天线：长度/频率容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场敏感度测试类型测试类型抗静电：突发信号发生器＋探头组＋EMSCAN抗空间辐射：信号发生器＋探头组＋EMSCAN抗传导干扰：信号发生器＋电流注入钳＋LISN＋EMSCAN主要部件说明：信号发生器：产生相应的电信号近场探头组：各类尺寸的探头，调试辐射抗干扰电流注入钳：向电缆注入EMI，调试传导抗干扰EMSCAN：定位敏感性位置及传播途径容向系统——电磁兼容专家，不仅仅是因为我们能实时看见电磁场应用——抗静电调试突发干扰信号发生器：电压可调：到1.5kV；上升沿