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1、EMC測試、設計及排查技術 （四） Compliance Direction Systems Inc. Compliance Direction Direct to EM_Compliance （加拿大）容向系統科技有限公司 容 向 專注於電磁相容方向 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 內 容 一、電磁相容測試標準及要求 二、電磁相容設計技術 三、電磁干擾【EMI】排查技術 四、電磁敏感性【EMS】排查技術 電磁敏感性【EMS】排查技術 抗干擾設計的需求 抗干擾調試須知 連續波抗干擾 突發信號抗干擾 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 抗干擾調試的
2、需求 提高產品穩定性，能適應各種電磁環境，並 能在大型系統內穩定地和其他設備協調工作 。干擾EUT的途徑： l電源線 l空間電磁環境 l設備間的互連電纜 通過電磁相容抗擾度測試 容向系統公司針對各類需求，提供相應解決 方案 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 抗干擾設計 GB/TIEC/EN標準名稱調試設備 17626.261000-4-2 靜電放電抗擾性試驗 E1 17626.361000-4-3 輻射（射頻）電磁場抗 擾性試驗 EMSCAN 17626.461000-4-4 快速瞬變電脈衝群抗擾 性試驗 E1+P1 17626.561000-4-5 浪湧（衝擊）抗擾性
3、試 驗 E1 17626.661000-4-6 射頻場感應的傳導騷擾 抗擾性試驗 EMSCAN 電磁敏感性【EMS】排查技術 抗干擾設計的需求 抗干擾調試須知 連續波抗干擾 突發信號抗干擾 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 對環境和人身的影響 傳導敏感度： l通過電源線影響電源網路 l通過地線影響周圍空間電磁環境 l對人體健康的影響 空間敏感度： l傳統手段，必須在暗室或者遮罩室內進行 l空間輻射會影響人身健康【不能進入EUT區 域】 l通過EUT干擾電源網路和地網路 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 監視EUT工作狀態 “敏感” EUT出現“敏
4、感”現象，是指EUT遭到外界或 內部干擾後，出現了非預期的結果，例如： l損壞 關鍵電路被干擾擊穿 l重定軟體“走飛”，看門狗電路引起啟動 l死機軟體“走飛”，EUT停止工作 l誤碼資料傳輸錯誤 l資料重傳傳輸出錯，軟體進行糾正 l誤動作 觸發信號遭到干擾 l顯示器顯示不穩定【同步信號遭到干擾】 l聲音出現雜音【音頻電路遭到干擾】 l. 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 即時監視EUT工作狀態 在抗干擾測試時，盡可能快地明確地發現 EUT內的功能故障，是非常重要和關鍵的。 外部觀察時，干擾經常是不可見的，或者過 一段時間才能發現。例如，EUT裏的處理機 ，已經死機了，但
5、是顯示的還是正常的狀態 ，甚至顯示器上顯示的也是正常的資訊。 不能及時發現的話： l可能是EUT損壞 l無法分析故障原因，也無法定位故障位置 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 監視EUT工作狀態 EUT上增加專門的調試硬體和/或軟體 l關鍵狀態信號上加LED l軟體定期點亮某個LED l軟體進入某個狀態點亮某個LED【例如資料 重傳糾錯，點亮一個LED】 用特殊裝置，監視關鍵信號線的狀態 lRESET, CS, 看門狗電路的清零信號等 用特殊裝置，監視匯流排狀態 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 臨界狀態 在臨界點上進行調試工作，最有效 找臨界點
6、： l出現敏感後，降低干擾強度 l不敏感，再逐步增加干擾強度 l再次敏感，再“一點點”地降低干擾強度，直 到不出現敏感為止 電磁敏感性【EMS】排查技術 抗干擾設計的需求 抗干擾調試須知 連續波抗干擾 突發信號抗干擾 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 （連續波）傳導敏感度調試 軍標測試GJB151A/152A lRS101【磁場輻射敏感度】 lCS114【 電纜束注入傳導敏感度 】 lCS116【電纜和電源線阻尼正弦瞬變傳導敏感度 】 民品標準：IEC 61000-4-6 汽車行業標準：ISO11452-4【BCI測試法】 飛行器測試：DO160D 容向系統電磁相容專家
7、，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 （連續波）傳導敏感度調試工具 信號發生器 信號源放大器：產生相應的電信號 電流注入鉗：向電纜注入EMI，調試傳導抗干擾 EMSCAN：定位干擾及諧波的傳播途徑 信號源放大器 CS114/ IEC61000-4-6 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 案例 傳導敏感度調試 看清向EUT注 入的RF信號 在PCB上的 分佈 看清注入的 RF信號如何 影響敏感電路 評估電路修改 的有效性 電源線注入信號線注入 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 案例傳導敏感度調試 860M空間分佈 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我
8、們能即時看見電 磁場 敏感度 主要來自電纜 90以上的敏感度問題，均來自電纜 絕大部分EMS問題，可以通過傳導敏感度問 題進行調試 設備配置： lEMSCANCS114【10kHz400MHz】 lEMSCAN信號源放大器 l頻率範圍可達10kHz2GHz l信號源和放大器的頻率範圍越大，解決問題越 多 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 （連續波）電磁場敏感度調試 軍標測試GJB151A/152A lRS101【磁場輻射敏感度】 lRS103【電場輻射敏感度】 民品測試 l抗空間輻射：EN 61000-4-3 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 （
9、連續波）輻射敏感度調試工具 GTEM法：無法進行調試【設計人員和 工具無法進入GTEM】 暗室法：很難進行調試 l設計人員不能進入暗室 l近場測量設備對強干擾“敏感” l設計工具需要具備很強的抗干擾能力 調試方案： 1.採用BCI法，對EUT內部電纜注入RF信 號 2.採用近場探頭，向EUT的PCB注入RF信 號 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 （連續波）輻射敏感度調試工具 信號發生器 信號源放大器：產生連續波電信號，模擬電磁干擾 近場探頭：變電信號為電磁場信號 EMSCAN：定位“敏感”位置及傳播途徑 信號源 放大器 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見
10、電 磁場 經濟有效的EMS解決方案 EMSCAN+電流注入法 l信號源IFR2023A：9kHz1.2GHz l功率放大器FLH30：30MHz1GHz，30瓦 l電流注入鉗ICP-523：300kHz1GHz l電流探頭BCP-521：1MHz1GHz l近場探頭組RF2：30MHz3GHz lEMSCAN電磁干擾掃描系統 小型的電流注入鉗和電流探頭，能對設 備內部電纜進行抗干擾測試，解決 IEC61000-4-3和IEC61000-4-6問題 電磁敏感性【EMS】排查技術 抗干擾設計的需求 抗干擾調試須知 連續波抗干擾 突發信號抗干擾 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁
11、場 突發干擾的測量問題 突發干擾：頻譜豐富，難於測量 金屬線連接的探頭會影響測量結果 無擾測量：探頭必須與大地隔離 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 突發干擾的干擾機理 不同的電子模組有不同的抗干擾特性，取決於其 PCB設計和IC的敏感度。 薄弱點，對突發干擾敏感的位置，能被精確定位。 薄弱點的形成，很大程度上取決於GND/VCC的形 狀以及IC的類型和製造商。 干擾脈衝電流（I）通過導體或者電容滲透到電子模 組內。由干擾電流引起模組表面上輻射出來的電場 干擾（電場強度E）或者磁場干擾（磁場強度B）。 磁脈衝場（B）或電脈衝場（E）是影響扁平模組【 PCB】的最主要的基
12、本的元素。 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 干擾機理 一般來說，薄弱點要麼僅對磁場敏感，要麼 僅對電場敏感。 實際上，兩種類型的薄弱點是相關的。例如 ，如果存在電場干擾，影響了電場薄弱點， 由這個電場驅動產生的電流，形成磁場，然 後影響磁場薄弱點。 兩種機制的干擾相互影響，難於區分。 不同的薄弱點，需要不同的測量方法，因為 他們產生的物理機制不同。 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 干擾機理 一般情況下，一個模組上只會存在少量的抗 干擾薄弱點，而且每個薄弱點也會被限制在 很小的區域。 在把這些薄弱點找出來，並採取適當的手段 後，模組就能抵抗干擾
13、了。 在模組表面或設備內部的脈衝群磁場輻射， 需要採用特殊的磁場探頭進行測量。 採用EMC感測器，參考干擾極限值可以被模 型化，並能捕捉邏輯信號被干擾的情況。 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 干擾機理 干擾電流（I）通過輸入電纜被注入到設備內部。由 於旁路電容（C）的存在，一部分電流（IA）離開 了被測物，內部的干擾電流（Ii）被減少了。圖中 所示的磁場B會影響它周圍幾十釐米的電子模組。B 場注入到模組上，不會到處都有影響，一般情況下 ，只會有很小的區域會是敏感的。 旁路電容C 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 干擾機理 需要注意，磁場不僅僅由
14、電纜上干擾電流（I）以及 排狀電纜上的電流產生，旁路電容（C）的電流路徑 以及內部GND和VCC上的電流，會擴大干擾範圍。 帶有干擾電流的導線【例如電源線】產生電脈衝場（ E），主要影響高阻抗佈線。 旁路電容C 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 抗干擾調試工作環境 穩壓 電源 （電源 濾波 器） 干擾源 LISN （可選） L N PE 遮罩室 EUT 測量 設備 木質工作臺 接地參考板 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 突發干擾測量的核心方法 脈衝率法 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 脈衝率測試法 需要使用SGZ21發
15、生 器和感測器。 採用脈衝率測試法， 能對EUT的抗干擾能 力進行快速的相對性 測試，並能快速評估 設計修改的有效性。 計數器值越大，電壓 u越小，電路越靈敏 【很小的電壓就能讓 這個信號受到干擾】 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 Langer系統 信號源 包含在E1內 SGZ21 輸出最大電壓：1.5 kV 輸出突發干擾： 2/10 ns 帶有光纖輸入的6位元計數 器 輸出隔離 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 SGZ21輸出信號 單脈衝形狀 上升沿：2ns 下降沿：10ns 幅度：01.5kV 脈衝群 脈衝間隔：1ms 幅度：01.5kV， 連續變化，平均分佈 容向系統電磁相容專家，不僅僅是因為我們能即時看見電 磁場 脈衝率測試法測試EUT抗干 擾能力 接收器 lS31：監視關鍵信號線，直接連接在信號線上 計數器值的意義【例如S31監視RESET】 l計數器值越大【例如800】，表示很低的電壓【 例如300V】就能干擾這個信號 l計數器值越小【例如20】，表示很高的電壓【例 如1200V】才能干擾這個信號 l設計修改後，計數器值變小了，表示提高了 RESET信號的抗干擾能力了【抗干擾能力由 300V提高到了1200V。 適合於
