电子产品的EMC整改方法实例_参考网
电子产品的EMC整改方法实例
摘 要EMC的各种指标是目前在所有标准要求的项目中，在产品设计时最难以达到的；由于EMC的设计经验较少，经常在设计完成之后才进行EMC的测试，一旦测试发现问题，会出现产品准备上市销售时EMC的问题总是没有时间解决，项目不断的延迟，需要再花费大量的时间去解决，相信这是每位遇到EMC问题的研发人员的深刻体会。电子产品的辐射发射与传导发射两个项目，是国家3C认证标准（GB、GB）强制检测的项目，而电子产品在这两个项目上花费的整改周期也很长，为此，本文根据作者在EMC实验室工作多年的工作经验，通过向设计师学习和交流，结合有关资料，总结出以下EMC整改方法与整改措施。【关键词】EMC 整机的电磁兼容性 整改案例1 EMC相关知识介绍1.1 EMCElectromagnetic compatibility，电磁兼容性（EMC=EMI+EMS），EMI （Electromagnetic Interference）：电磁干扰，主要包括辐射发射、传导发射。EMS （Electromagnetic Susceptibility）：电磁抗扰度，主要包括辐射抗扰、传导抗扰。1.2 EMC定义及要素EMC定义：在同一电磁环境中，设备能够不因为其他设备的干扰影响正常工作，同时也不对其他设备产生影响工作的干扰。EMC三要素如图1，缺少任何一个都构不成EMC问题。2 整机测试出现的EMC超标，主要是30M-1G的辐射问题，主要采取以下方法2.1 首先整机用电脑测试软件进行水平极化方向和垂直极化方向的预扫，若出现超标噪声点，初步判断辐射主要是由水平线还是有垂直线产生的当接收天线为水平时噪声强度较高，可以推测此噪声来源主要是由产品内或外的水平线所造成，而当接收天线为垂直时噪声强度较高，可以推测此噪声来源主要是由产品内或外的垂直线所造成，2.2 判断最大辐射位置在EMC测试时，除了天线要测试水平与垂直二个极化方向外，待测物的桌子要旋转360度，记录最大的噪声读值，因此当发现噪声无法符合时，除了先判断水平和垂直噪声的差异外，便是要将待测物旋转到最大的噪声位置，由于电子产品其噪声的辐射往往会在某一个角度最大，而此时待测物面向天线的位置，往往是造成辐射的来源，通常要分析这位置附近的组件、导线及屏蔽效果，如此则较容易锁定范围，再仔细分析问题2.3 判断辐射主要是由共模或差模骚扰产生的对噪声频谱预扫图形进行分析，若看到整个频带的基线为一宽带的噪声，我们可以视为共模骚扰的噪声，若其上一支支单独的噪声点可以视为差骚扰模噪声。将噪声分布情形分成共模骚扰和差骚扰模的作用，主要便是要判断其分别造成的辐射来源机制，如此帮助找到问题点及对策的方法。造成共模骚扰的原因主要是接地与屏蔽，也就是当发现的噪声非常高时，则要先考虑产品内的接地与屏蔽的问题。而造成差骚扰模的原因则主要是线的问题，包括电路板上的布线、产品内部的各种导线及外部的连接线，故要从连线和PCB布线来找出问题，能够从这两个方面先把问题厘清，对于深入细部的修改是很有帮助的。2.4 用谐波判断噪声源大部份噪声测试的频谱图，皆可以看到如下之一支支等距的噪声，这一支支等距的噪声亦即为噪声的谐波，通常可由其判断噪声的来源。计算每一支等距噪声差，即为噪声的源头频率，一般为晶振，内存时钟等，由于在电路板上往往会使用数个不同频率的晶振、时钟，以致有时无法判断是那一个晶振、时钟所造成，利用这个方法有时可以很快的确定是那一个晶振、时钟造成，然后再出对策，如此可省除逐一拆除晶振、时钟判断，或者在电路板上逐一割线判断的麻烦。2.5 用频谱仪对噪声点进行判断除了使用谐波的观念来判断噪声的来源外，尚可将噪声点展开来判断，也就是将频谱分析仪的范围减小，然后研究造成的机制。由于造成辐射噪声的成因很多，而产品也可能有多种功能组件会引起噪声干扰，通常频谱分析仪设定由30MHz测到1000MHz，如此可以很快看出有那些噪声无法符合要求，但是因为频宽设定太大，故噪声几乎都是一支一支的状态显现，无法对宽带噪声进行分析，如果我们将频谱的范围减小到100kHz，此时便可对产生噪声的波形进行具体分析，结合产品电路找到噪声源。2.6 以液晶电视为例在不影响电源开机的情况下可以将导线或连接线逐一取下，看频谱分析仪的噪声大小，以此确定辐射源，采取相应对策：（1）对上屏线产生的辐射骚扰，改变上屏线走向，将上屏线与液晶屏金属背板用导电布连接；改变软件参数，对上屏频率展频；（2）对各种连线产生的辐射骚扰，改变连线的走向，将连线用导电布与液晶屏金属背板连接；（3）主板产生的辐射骚扰，用导电泡绵将主板CPU、内存与液晶屏金属背板连接；（4）接地不良产生的辐射骚扰，拧紧金属接地螺钉，增加接地点；（5）在引起辐射超标的连接线上加磁环。3 整改实际案例3.1 针对产品已经研制结束的整改措施3.1.1 现象：空调KFR-72LW-Q1V传导测试不合格对策：在电源端加磁环后测试合格，如图2。整改前测试曲线如图3。整改后测试曲线如图4。3.1.2 现象：液晶电视LE40C19市场审核辐射场强测试不合格对策：将扬声器线与液晶金属背板相连（通过导电布），测试合格，如图5所示。整改前测试曲线，如图6所示。
整改后测试曲线，如图7所示。3.2 针对产品在研制阶段的整改措施典型的产品电磁辐射问题如图8所示，有一些频率点上超出标准的要求，由于辐射发射的测试不确定度很大，各个实验室之间的测试结果差异很大，许多公司都要求辐射发射的测试结果有 4-6dB 的裕量。类似辐射发射超标的情况经常发生，要想解决，须弄清楚辐射产生的根本原因，据笔者分析，可能的辐射问题来源有：（1）印刷线路板中走线问题引起的，如图9。在 PCB 板走线中应该注意一些高速信号的回流路径，我们知道信号即有电压也会存在电流，而信号电流总是要流回其源头，如果高速信号的回流路径过大，形成环路，很容易对外辐射能量。（2）连接 PCB 板的电缆引走的问题，如图10。如图10中，与电路板相连的电缆也是产生辐射问题的原因之一，因为高速信号电流在电缆中流动由于环路和阻抗不匹配等原因很易对外产生共模或差模的电磁辐射。同理，在多层电路板中，如果叠层设计不合理，叠层之间的电磁场耦合存在天线效应，对外进行能量辐射；辐射的能量从哪里出来，如何解决？通常要花费工程师相当长的时间来进行分析解决。通过仿真分析结果则很清晰表明的产生辐射问题的机理，在高频状态下，电流总是寻找最短路径回到源端，在存在障碍的情况下（高阻抗、环流面积大）就会对产生辐射。5 总结总之，解决EMC的问题应该在产品研发的过程之中予以解决，而不是在产品研发完成之后再进行修补，在设计中应遵循一些EMC的设计导则，项目团队对电路设计和PCB设计进行评审，并在每个研发阶段应进行相应的EMC工程测试，以发现潜在的问题。从EMC问题产生的根源上解决问题永远比在表面上解决（如屏蔽）要好的多，且成本更低，且在整个项目研发流程中，对EMC问题解决的越晚，所产生的成本会更高。参考文献[1]郭银景.电磁兼容原理及应用教程[M].北京：清华大学出版社，2004.[2]钱振宇.开关电源的电磁兼容性设计与测试[M].北京：电子工业出版社，2006（05）：12.[3]杨迎建.电磁兼容标准实施指南[M].北京：中国标准出版社.2010（12）.[4]区健昌.电子设备的电磁兼容性设计[M].北京：电子工业出版社，2003.作者简介高维胜（1981-），男，四川省绵阳市人。大学本科学历。现为四川长虹电器股份有限公司可靠性与检测技术中心工程师。主要研究方向EMC电磁兼容测试与整改技术。作者单位四川长虹电器股份有限公司可靠性与检测技术中心 四川省绵阳市 621000
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解决单片机EMC问题的八个方法
[导读] 本文中所提到的对电磁干扰的设计我们主要从硬件和软件方面进行设计处理，下面就是从单片机的PCB设计到软件处理方面来介绍对电磁兼容性的处理。一、影响EMC的因数1、电压：电源电压越高，意味着电压振幅越大，发射就
&本文中所提到的对电磁干扰的设计我们主要从硬件和软件方面进行设计处理，下面就是从单片机的PCB设计到软件处理方面来介绍对电磁兼容性的处理。
一、影响EMC的因数
1、电压：电源电压越高，意味着电压振幅越大，发射就更多，而低电源电压影响敏感度。
2、频率：高频产生更多的发射，周期性信号产生更多的发射。在高频单片机系统中，当器件开关时产生电流尖峰信号;在模拟系统中，当负载电流变化时产生电流尖峰信号。
3、接地：在所有EMC题目中，主要题目是不适当的接地引起的。有三种信号接地方法：单点、多点和混合。在频率低于1MHz时，可采用单点接地方法，但不适宜高频;在高频应用中，最好采用多点接地。混合接地是低频用单点接地，而高频用多点接地的方法。地线布局是关键，高频数字电路和低电平模拟电路的接地电路尽不能混合。
4、PCB设计：适当的印刷电路板(PCB)布线对防止EMI是至关重要的。
5、电源往耦：当器件开关时，在电源线上会产生瞬态电流，必须衰减和滤掉这些瞬态电流。来自高di/dt源的瞬态电流导致地和线迹&发射&电压，高di/dt产生大范围的高频电流，激励部件和线缆辐射。流经导线的电流变化和电感会导致压降，减小电感或电流随时间的变化可使该压降最小。
二、对干扰措施的硬件处理方法
1、印刷线路板(PCB)的电磁兼容性设计
PCB是单片机系统中电路元件和器件的支撑件，它提供电路元件和器件之间的电气连接。随着电子技术的飞速发展，PCB的密度越来越高。PCB设计的好坏对单片机系统的电磁兼容性影响很大，实践证实，即使电路原理图设计正确，印刷电路板设计不当，也会对单片机系统的可靠性产生不利影响。例如，假如印刷电路板的两条细平行线靠的很近，会形成信号波形的延迟，在传输线的终端形成反射噪声。因此，在设计印刷电路板的时候，应留意采用正确的方法，遵守PCB设计的一般原则，并应符合抗干扰的设计要求。要使电子电路获得最佳性能，元器件的布局及导线的布设是很重要的。
2、输入/输出的电磁兼容性设计
在单片机系统中输进/输出也是干扰源的传导线，和接收射频干扰信号的拾检源，我们设计时一般要采取有效的措施：
①采用必要的共模/差模抑制电路，同时也要采取一定的滤波和防电磁屏蔽措施以减小干扰的进进。
②在条件许可的情况下尽可能采取各种隔离措施(如光电隔离或者磁电隔离)，从而阻断干扰的传播。
3、单片机复位电路的设计
在单片机系统中，看门狗系统对整个单片机的运行起着特别重要的作用，由于所有的干扰源不可能全部被隔离或往除，一旦进进CPU干扰程序的正常运行，那么复位系统结合软件处理措施就成了一道有效的纠错防御的屏障了。常用的复位系统有以下两种：
①外部复位系统。外部&看门狗&电路可以自己设计也可以用专门的&看门狗&芯片来搭建。然而，他们各有优缺点，大部分专用&看门狗&芯片对低频&喂狗&信号不能响应，而高频&喂狗&信号都能响应，使其在低频&喂狗&信号下产生复位动作而在高频的&喂狗&信号下不产生复位动作，这样，假如程序系统陷进一个死循环，而该循环中恰巧有着&喂狗&信号的话，那么该复位电路就无法实现它的应有的功能了。然而，我们自己可以设计一个具有带通的&喂狗&电路和其他复位电路构成的系统就是一个很有效外部监控系统了。
②现在越来越多的单片机都带有自己的片上复位系统，这样用户就可以很方便的使用其内部的复位定时器了，但是，有一些型号的单片机它的复位指令太过于简单，这样也会存在象上述死循环那样的&喂狗&指令，使其失往监控作用。有一些单片机的片上复位指令就做的比较好，一般他们把&喂狗&信号做成固定格式的多条指令依顺序来执行，假如有一定错误则该&喂狗&操纵无效，这样就大大进步了复位电路的可靠性。
大部分的单片机都有一个耦合于外部晶体或陶瓷谐振器的振荡器电路。在PCB上，要求外接是电容、晶体或陶瓷谐振器的引线越短越好。RC振荡器对干扰信号有潜伏的敏感性，它能产生很短的时钟周期，因而最好选晶体或陶瓷谐振器。另外，石英晶体的外壳要接地。
5、防雷击措施
室外使用的单片机系统或从室外排挤引进室内的电源线、信号线，要考虑系统的防雷击题目。常用的防雷击器件有：气体放电管、TVS等。气体放电管是当电源的电压大于某一数值时，通常为数十V或数百V，气体击穿放电，将电源线上强冲击脉冲导进大地。TVS可以看成两个并联且方向相反的齐纳二极管，当两端电压高于某一值时导通。其特点是可以瞬态通过数百乃上千A的电流。
三、对干扰措施的软件处理方法
电磁干扰源所产生的干扰信号在一些特定的情况下(比如在一些电磁环境比较恶劣的情况下)是无法完全消除的，终极将会进进CPU处理的的核心单元，这样在一些大规模集成电路经常会受到干扰，导致不能正常工作或在错误状态下工作。特别是像RAM这种利用双稳态进行存储的器件，往往会在强干扰下发生翻转，使原来存储的&0&变为&1&，或者&1&变为&0&;一些串行传输的时序及数据会因干扰而发生改变;更严重的会破坏一些重要的数据参数等;造成的后果往往是很严重的。在这种情况下软件设计的好坏直接影响到整个系统的抗干扰能力的高低。
1、程序会由于电磁干扰大致会一下几种情况：
①程序跑飞。这种情况是最常见的干扰结果，一般来说有一个好的复位系统或软件帧测系统即可，对整个运行系统的不会产生太大的影响。
②死循环或不正常程序代码运行。当然这种死循环和不正常程序代码并非设计职员有意写进的，我们知道程序的指令是由字节组成的，有的是单字节指令而有的是多字节指令，当干扰产生后使得PC指针发生变化，从而使原来的程序代码发生了重组产生了不可猜测的可执行的程序代码，那么，这种错误是致命的，它会有可能会往修改重要的数据参数，有可能产生不可猜测的控制输出等一系列错误状态。
2、对重要参数储存的措施
一般情况下，我们可以采用错误检测与纠正来有效地减少或避免这种情况的出现。根据检错、纠错的原理，主要思想是在数据写进时，根据写进的数据天生一定位数的校验码，与相应的数据一起保存起来;当读出时，同时也将校验码读出，进行判决。假如出现一位错误则自动纠正，将正确的数据送出，并同时将改正以后的数据回写覆盖原来错误的数据;假如出现两位错误则产生中断报告，通知CPU进行异常处理。所有这一切动作都是靠软件设计自动完成的，具有实时性和自动完成的特点。通过这样的设计，能大大进步系统的抗干扰能力，从而进步系统的可靠性。
检错与纠错原理：
首先来看看检错和纠错的基本原理。进行差错控制的基本思想是在信息码组中以一定规则加进不同方式的冗余码，以便在信息读出的时候依靠多余的监视码或校码码来发现或自动纠正错误。针对误码发生的特点，即错误发生的随机性和小概任性，它几乎总是随机地影响某个字节中的某一位(bit)，因此，假如能够设计自动纠正一位错误，而检查两位错误的编码方式。就可以大大进步系统的可靠性。
3、对RAM和FLASH(ROM)的检测
在编制程序时我们最好是写进一些检测程序来测试RAM和FLASH(ROM)的数据代码，看有无发生错误，一旦发生要立即纠正，纠正不了的要及时给出错误指示，以便用户往处理。
最后，我们在编制程序时加进程序冗余是不可缺少的。在一定的地方加进三条或三条以上NOP指令对程序的重组有着很有效防止作用。同时，在程序的运行状态中要引进标志数据和检测状态，从而及时发现和纠正错误产生。
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热门关键词EMI/EMC问题的解决必须从系统性的角度来着手
陈路, Jake Chen
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随着当今数字化时代的发展，大部分电子设备工作频率基本上都在100MHz以上，串行输出接口的速率也越来越趋近Gbps级别，而且它们常常必须与其它电子设备同时在一个很狭窄的空间下工作，这使得电磁兼容问题变得非常突出，目前几乎所有重要的电子设备都必须通过电磁干扰和电磁兼容(EMI/EMC)测试。如果无法通过这种测试，那么这一产品是不可能准许进入市场的。为了不致影响产品的上市周期，EMI/EMC指标和产品性能指标一样都已成为衡量一个设计成功与否的标志。而EMI/EMC问题的解决决不是简单地在外部做一些屏蔽措施就可搞定的，它是一个系统性的问题，与器件选择、电路设计、PCB布局和布线、以及I/O接口的选择都有很大的关系，因此必须从原理图设计开始就要考虑EMI/EMC问题的解决办法。器件的选择主要应考虑优先选用工作电流、泄漏电流、纹波电流、纹波电压、功耗和工作电压低的器件，电路设计主要应考虑电源电路、高压和高频电路、以及输入/输出电路的匹配、同步、驱动和均衡，这部分比较复杂，主要取决于设计师的经验和水平，这里不作多表。PCB是系统中主要的辐射源，控制系统中所有的PCB的EMI辐射、提高系统搞干扰的能力是确保产品通过EMC测试的最好方法。首先要认识到的是，PCB的布局是很重要的，必须注意把高压和高频部分与低压和低频电路部分在PCB上分割开来，必要时可能还要在PCB上开一些沟槽以加强屏蔽效果。其次，PCB的布线是产生EMI问题的主要来源，尤其是当今随着PCB板空间的越来越小和层数的越来越多，越来越多的高频信号线和电源线如何很好地避免相互干扰变成了一个非常棘手的问题。《电子工程专辑》执行主编Jake Chen现有的一些EMC仿真分析工具可以帮助PCB设计工程师解决一些EMI的问题，不过，目前并没有一种能完全并准确地仿真EMI效果的工具，这主要是因为PCB各种过孔的阻抗受工艺和材料的影响非常大，现有的仿真分析工具没有办法对它进行精确的传输线效应分析。尽管目前市场上出现了一些易于使用的基于EMC设计规则检查的EMI/EMC仿真分析工具，如Cadence的EMControl和Zuken的EMC Adviser，但它们只能帮助PCB设计师发现和解决PCB实际布线时产生的EMI问题，而不可能从根本上解决PCB布线的EMC问题。要想从根本上解决这一问题，必须对PCB的布线有一个更深入的了解。PCB上的噪声源是多种多样的，如信号噪声(反射和串扰等)、电源/地噪声、以及天线(悬空线)等等，为了确保减少PCB的EMI，这些信号的、器件的、电源/地平面的以及天线的噪声源都必须加以考虑。考虑到信号噪声源是信号完整性(SI)问题、电源/地噪声源是电源完整性(PI)问题，因此最终的EMC问题的解决必须依靠正确的SI、PI和EMI的共同设计，而不仅仅只是考虑EMC的问题。目前业界主要的SI和PI仿真分析工具有Cadence的PCB SI 230/630、Mentor的HyperLynx和Zuken的Hot-Stage。I/O接口(特别是高速串行接口)也是产生EMI/EMC问题的一个主要辐射源，尽管我们可以采取一些外部屏蔽措施和滤波/匹配等电路设计补救措施，但最根本的办法是彻底消除辐射大量干扰的输入/输出器件(如功放和收发器等)和连接电缆。值得庆幸的是，随着柔性PCB板材料、设计和制造技术的进步，这一方法现在是完全可行的。现在Zuken的从PCB设计到制造一体化解决方案CR-5000可以支持用柔性PCB板来连接两块不同层数的PCB硬板，柔性PCB板的应用不仅可省掉EMI辐射较大的I/O端口和器件，而且可提高全系统的可靠性和节省系统的BOM成本。作者：Jake Chen执行主编《电子工程专辑》
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什么是EMI？
　　EMI是Electro Magnetic Interference的缩写，有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合（干扰）到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合（干扰）到另一个电网络。在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。
什么是电磁干扰?
电磁干扰(Electromagnetic Interference)，有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合（干扰）到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合（干扰）到另一个电网络。
什么是EMC?
EMC是Electro Magnetic Compatibility的缩写，即电磁兼容。
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电磁干扰是什么?
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有一种解决EMC问题的方法 指引我们向“快”看齐
来源：电源网
作者：娣雾儿
2、展频IC：SSDCP1108AF
SSDCP1108AF 是利用SSCG
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