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发表于 2020-12-10 09:34:50
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今年改革,明年还不知道实验室还有么有...
这两年,为了完成一些任务,自己写了些这种东西..
反正也没什么人看,就随便写了...不敢发到坛子里..
【学习分享】 EMC 测试中常见问题
在进行 EMC（Electromagnetic Compatibility）试验的过程中，部分产品会有问题，特别是没有系统考虑 EMC 设计的产品。 EMC 问题使产品无法顺利通过测试，进而导致产品无法通过验收或者注册上市，增加了研发成本。 随着我国科学与技术的水平的不断发展与人们生活品质的不断提高，国内外市场对对电子产品的质量也有了更高的要求。 电磁兼容学，作为一门新兴、 综合、 通用、 基础学科，越来越引起重视。
本文穿插了编者在测试中遇到的部分问题以及相关学习和思考，希望能够通过此文让大家对 EMC 测试有更多的了解。
一、 什么是 EMC？
“一个电子系统如果能与其他电子系统相兼容地工作，也就是不产生干扰又能忍受外界的干扰则称为该电子系统与其环境电磁兼容。 ”；“一个系统如果满足以下三个准则，就认为具有电磁兼容性：1.不对其他系统产生干扰；2.对其他系统的辐射不敏感；3.不对自身产生干扰。 ”（《电磁兼容导论》（美）Clayton . R . Paul 著；闻映红等译，机械工业出版社，2006.8，P1）。
简单来说，电磁兼容是电子产品适应其电磁环境的一种不受干扰也不干扰其他事物的状态。任何问题都有其适用的环境，电磁环境看不见摸不着，电子产品也各式各样。 正因为如此，才会衍生出各种各样的测试要求，比如航空航天、生命支持、工业应用、家居使用等等，不同类别的产品对同一类测试项目的要求都会不同。
二、 EMC 测试常见问题：
问题 1：产品是什么？有什么功能？需要按照什么标准测试哪些项目？
实验室经常遇到这类试验，对试验样品的功能，测试标准、 项目，试验等级不清楚。 之所以会出现这样的问题，一方面在于委托方对自己的产品、 产品标准不熟悉，另一方面也体现出部分企业的质量管理缺失，沟通管理不足。 测试就像产品的考试，首先要知道考试大纲、考试范围，才能知道要如何备考。 利用互联网，很容易就可以找到很多产品的对应国家标准、行业标准，进而确定自己的产品要做哪方面的测试，甚至根据现有的标准来预测今后的要求，提前做好冗余。
常见的电磁兼容抗扰度测试有 7 项：1.静电放电、 2.浪涌（冲击）、 3.电快速瞬变脉冲群、 4.电压暂降、短时中断和电压变化、 5.工频磁场、 6.辐射抗扰度、 7.传导抗扰度。常见的电磁兼容骚扰测试项有 4 项：1.谐波、 2.电压波动和闪烁、 3.辐射发射、 4.传导发射（《电磁兼容测试和相关标准解读》沙斐，2018 年 4 曰培训）。 除此之外，特殊行业的产品可能还有额外的测试项目，如汽车电子抗扰度、电气负荷等。
因为电子测试设备通常都是按照一定的标准来设计制作的，不同的标准需要用的设备会有差异。因此测试前一定要沟通清楚要按照什么标准做哪些试验，测试的具体参数是哪些。 如果是研发阶段的摸底测试，可以在现有测试标准的基础上，由客户自行提出测试要求，在实验室确认之后，也是可以进行测试的。
问题 2：没有 EMC 设计经验怎么办？
这也是经常遇到的问题，由于试验资源稀缺，加上电磁兼容测试在很多行业并未强制要求，很多客户之前从未接触过EMC 测试，可能是因为某次供货、投标，才从客户那里知道要过一些 EMC 测试。 很多中小微企业客户对 EMC 测试都非常陌生，基本上没有什么 EMC 设计经验。 有些客户来到实验室，试验一开始样品就坏掉了，然后将产品搬回去整改几天，过几天之后又拿样品过来，试验一分钟，没带整改工具，又回去了。 如此循环往复，时间过去了，费用也交了，可是测试仍然通不过，似乎 EMC 测试就成了一个无底洞。
其实，EMC 设计也是有规律可循的，不但有规律可循，而且还有选择余地。 也像王力老师在《谈谈写论文》里面讲到的，要花时间做准备，充分占有材料，运用逻辑思维，在归纳的基础上作出分析（《怎样写学术论文》王力 朱光潜等著，北京大学出版社，1981.5）。 多到网上找一找 EMC 设计标准电路和整改案例，如郑君奇老师的《EMC 设计与测试案例分析》、孔今老师的《EMC 设计开发内参资料》 等等，多深入理解铁氧体磁珠、瞬态电压抑制二极管、压敏电阻、共模电感、电阻电容的特性，多听一些大师关于 EMC 设计的讲解，如 EDTEST、 EDA365 的在线课程等。 很多客户从最开始产品的测一项炸一项（电容、电感、 自恢复保险丝之类），到后来的产品一次性通过，说明了电磁兼容设计的可重用性。
对于不是很熟悉或者还没有 EMC 应对方案的研发产品而言，有一个很好的建议就是：给 EMC 整改预留空间。 通过实验的方法来比较不同的设计方案的 EMC 效果，进而确定最终的设计方案。
问题 3：EMC 测试项目有没有顺序？是否有难易的区别？
一般来说，除非标准有推荐或者特殊的要求，为了保证测试的全面性，实验室会将有破坏性的试验放到最后来做，所以骚扰类测试往往排在前面，而浪涌（冲击）和静电放电往往排在最后。
就目前实验室的测试情况而言，测试项目中，辐射骚扰、静电放电抗扰度和传导骚扰是比较难整改的项目，其他的项目相对简单，容易通过增加或减少器件来消除。其中辐射骚扰因为需要有暗室和射频接收机，资源相对稀缺，加上电磁发射看不见摸不着，理论分析复杂，测试费用较高，往往让人感觉难以琢磨。 其实从防止干扰的三种途经来讲，1.抑制源的发射；2.尽可能使耦合路径无效；3.使接收器对发射不敏感（《电磁兼容导论》 1.1 EMC 涉及的方面），最佳的方法是抑制骚扰源，其次是切断骚扰的传播路径。 抑制骚扰源首先要确定什么是骚扰源，按照以往的经验，骚扰源通常是有周期性、变化快的一些电磁过程造成的。比如：晶振、时钟、开关电路、电刷、电火花电路造成的。有些模块看似没有骚扰源，其实是有内部时钟的，比如编者就多次遇到因 25MHz 网络芯片的时钟倍频而导致辐射超标的测试样品，或者因内部 ADC 采样时钟引起的某频点超标，或者内置时钟的液晶显示屏，或者内部有多种时钟的复杂模块等。 通过频谱图来找规律，一般可以区分出宽带噪声和窄带噪声，宽带噪声一般是电刷、电火花引起，能量分散，通过屏蔽、接地、大电容滤波、磁环吸收会有效果；窄带噪声一般可以从倍频分析来找到其基频，进而和内部的晶振、时钟、模块的频率相比较来找到源头，再针对性的通过小电容旁路、阻容滤波、调整走线、更换模块、 减慢变换速率、 切断传播途径等方式来减小骚扰。 切断骚扰传播途经要考虑到传导和辐射两种途经。考虑到高频电磁波在电路板上的传播方式并不是沿着导线来的，而是沿着阻抗路径最小的途经来分布的，这也是为什么说要保证地平面的完整性、保证屏蔽层的 360 度无缝隙环接。 正是因为辐射骚扰的整改手段多种多样，每种方法似乎都有一点效果，所以在没有完全摸透其原理的情况下，其组合的可能性非常多，整改起来也显得总是不尽如人意，同样一个产品，有的工程师可能几个月也无法解决，有的工程师可能 5 分钟就从根源解决了问题。
问题 4：EMC 测试某一项不通过需要全部项目重新测吗？
这也是测试中经常遇到的问题，由于电子产品本身的复杂性，牵一发而动全身，有很多情况下一个小小的螺丝钉、一根线的摆放位置，都会对测试结果产生影响（主要见于：辐射骚扰）。 稳妥起见，整改之后是要全部项目重新测的，因为认证的测试过程一般是不允许整改的。 按照标准的认证过程，不但不能整改，连测试结果也要等到测试结束后才会告诉委托方。
问题 5：EMC 测试问题可以预防吗？EMC 设计按照理论上来说，应该是重点在设计，整改都是事后救火。 但是事实的情况是，只有在产品做出来之后，才能进行测试。 而测试之前，产品是否有问题，本着科学的精神，没有人能够 100%确定。 EMC 测试问题可以预防，但是无
法杜绝。
问题 6：EMC 测试需要高深的理论知识支撑吗？
有句话说得好，隔行如隔山。 EMC 常用的单位为分贝 dB，常用对数坐标，常说阻抗匹配，时间和幅度单位的跨度都非常大。理论上讲，“麦克斯韦方程组适用于所有的电磁现象”（《电磁兼容导论》 3.2 麦克斯韦方程组），但是无论如何，也没有谁有这么多的精力来将一个实际产品的电磁特性细节完全用麦克斯韦方程组表现出来。理论上来讲，可以通过傅里叶变换来分析所有时域信号的频谱特性，通过频谱特性来反推时域信号，但实际测试过程中，很少有人这么做。 理论和实际之间存在很大的差距，但是理论可以指导实践。 测试过程中总结出来的经验，大部分都是可以找到理论依据的。
问题 7：正负脉冲对电路的影响是一样的吗？
这要看具体的电路，但对于大多数电路来说，正负脉冲对电路的影响是不一样的。 此问题常出现在静电、浪涌、群脉冲测试中，打正脉冲样品正常，打负脉冲样品就出现问题了。通过向来测试的工程师学习与讨论，这种问题可能的原因有：样品的驱动能力有限，而信号的有效电平往往是高电平，所以负脉冲容易把高电平拉低，而打正脉冲，由于低电平往往是直接接地，不容易被拉高，所以抗干扰能力就强一些。
问题 8：实验室提供整改、各种工具？
目前实验室暂未单独开展整改业务，但有需求的话，测试工程师会力所能及提供整改方面的协助。 实验室为满足大多数客户的基本要求，免费提供示波器、电烙铁、焊锡丝、 镊子、 剥线钳、多芯铜线、漆包线、电工胶布以及万用表、欧标国标电源插头转换器、小功率直流电源，以及三宝德提供的磁环、捷捷微电子提供的防护器件、韬略科技提供的滤波器件等等材料。但是更专业的设备：如锡箔纸、导电胶带、 电子负载、电子放大镜、 600V 高压大功率直流电源、电感测试仪、专用屏蔽线、接地线等，实验室暂时没有提供，一是需求杂，二是价格成本，三是空间有限，所以如果要整改的客户，还要自己带好整改的工具。
然后，还有客户问我们，是否提供专车接送和水果下午茶……
三、总结
随着科学技术水平的发展和创新能力的提升，电磁兼容测试的需求也必然逐渐上升。 电磁兼容测试中遇到的问题也会越来越多，本文就几个常见的问题给出了编者自己的回答，希望能够为客户解答部分疑惑。 如果对文中的问题有不同的见解或想法，也可以直接和编者联系。
我在实验室，等你来试验～ |
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楼主: Andrewz
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发表于 2020-9-2 10:09:15
十四五开局之年.
