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1、第8章 电磁干扰诊断及电磁兼容,EMC设计贯穿于产品的整个设计过程中，需要不断地进行电磁兼容性诊断测试，及早发现问题,8.1 电磁干扰诊断思路,电磁干扰诊断是当发现产品出现电磁不兼容现象后，根据其症状及产品的基本技术数据判断产生不兼容的原因，找出引起问题的环节，进而采取相应的补救措施。,1了解电磁不兼容的症状,了解传导发射还是辐射发射超标，超出多少及超标的频率；哪一种抗扰性差、程度怎样；由于自身内部的干扰还是工作现场环境中的干扰而出现性能下降，相关联的现象是什么等。,2收集产品的基本信息,了解产品的基本信息，如其功能、工作原理、设计特点、系统/电路结构、PCB设计、已采取的电磁兼容措施等，然后
2、才能结合其出现的电磁不兼容症状做出合理的分析和判断，确定引起不兼容的电路部位。,3排查出现问题的原因及采取补救措施,从电磁干扰三要素入手，查找其薄弱环节，然后有针对性地采取EMC措施。,对电磁发射超标、抗扰度试验不过关，因已知产生的电磁骚扰或外施的电磁骚扰的信息，只需要有针对性地对其他两个要素进行分析，处理起来相对容易一些。,8.2 电磁干扰诊断测量,定性的电磁干扰诊断，找出骚扰源，及早发现问题并解决。,定性的电磁干扰诊断测量：用电场探头、磁场探头、电流探头、前置放大器以及频谱仪或电磁干扰接收机等，检测印刷电路板、单元、系统、机箱、电缆等的电磁骚扰及泄漏。,对于产品工作时出现的故障，如果是自身
3、的骚扰影响其正常工作，其骚扰源可跟据产品的基本信息进行分析，这类故障一般可在实验室中重复，比较容易处理；如果是由于现场工作环境中出现的骚扰引起电磁不兼容问题，因现场情况往往非常复杂，且有些故障可能很难重复（如偶然事件），处理起来则比较难。,1用电流探头检测线缆中的骚扰电流,传导骚扰通过线缆传输，线缆的辐射源于其中的电流，采用卡钳式的电流探头可检测出缆线中流通的骚扰电流，也进一步区分出差模骚扰电流和共模骚扰电流。,常用的测量方法有下面几种：,2用电场探头、磁场探头查找印制电路板上的电磁骚扰源,3用电磁探头查找机箱或屏蔽体的电磁泄漏,印制电路板上印制线可能作为发射天线产生辐射电磁场，电路中的磁性元
4、件会产生较强的磁场。用电场探头、磁场探头可检测产生较强电场、磁场的部位。,由于屏蔽体的不完整性，设备内部的骚扰源仍会对外产生电磁辐射。可用电磁探头沿着机箱、屏蔽体的缝隙及开孔部位，查找其最大的电磁泄漏。,4用光纤探头检查机壳对外部辐射的屏蔽作用,为测量机壳对外部辐射的屏蔽作用或设备内的电磁辐射，将电磁探头置于机壳内，采用光纤传输信号，可避免金属引线对测试结果的影响。,8.3 电磁发射诊断,如果电磁发射超标，首先要区分是传导发射还是辐射发射，然后分别处理。,1传导发射,传导发射比较简单，频率在30MHz以下，主要排查电源及后续电路，一般是检查滤波情况，如电源出口处是否使用了滤波器、滤波器的安装及
5、接地情况、滤波器参数选择是否合理、经过滤波的导线是否还与其他内部电路存在耦合等。在排查时，差模通路和共模通路都要考虑。,因骚扰信号频率较低，在产品内部的传播主要是通过电场耦合或磁场耦合方式。要判断耦合类型是电场耦合还是磁场耦合为主，可将电缆负载断开，如果干扰电压消失，则是磁场耦合；如果干扰电压继续存在，则是电场耦合。如果无法断开负载，也可以分别测量电路中源端的干扰电压和负载端的干扰电压，若两者的比值接近于1，为电场耦合；若两者的比值和源阻抗与负载阻抗的比值接近，则为磁场耦合。,常见的无意天线结构：,两根电缆连在一块印制电路板上,印制电路板上的连接电缆应当置于板的同一侧。,电缆从设备的机箱中引出
6、,在机箱的电缆出口处将电缆、机箱短接起来或用一个高频滤波电容连接。,印制电路板上的散热器,将散热器接地。,对于回路天线，减小回路面积，或使部分回路的作用相互抵消，可减少辐射，也可加强机箱屏蔽； 对于缝隙天线，减小缝隙的最大尺寸，以及采用波导结构，可减少低于其截止频率的辐射。,8.4 电磁抗扰度诊断,首先，判断电磁骚扰是否是从电源线引入的。在设备的电源入口处设置隔离变压器、滤波器进行隔离，如干扰消除，则说明干扰是由电源线引起的。可检查电源内部结构、变压器、滤波器和元器件安装位置及布线是否合理，检查屏蔽、滤波、接地、扼流圈和去耦等电磁干扰抑制措施是否有效。,如果电磁骚扰不是由电源线引入的，则检查是
7、否由于外部电磁辐射产生，检查设备外壳的屏蔽、接地措施是否合理，信号线的屏蔽、滤波措施是否有效等。,如果电磁骚扰是内部电路产生的，则检查内部可能的骚扰源及耦合途径。检查元器件选择及布局、导线敷设是否合理，检查内部电路、元器件、信号线有无屏蔽及屏蔽是否起作用等，把注意力集中在可能产生电磁骚扰的元器件或电路上。,要着重检查设备情况和现场情况。检查故障设备的防护情况，是否有电源线滤波器、差模还是共模滤波、安装是否正确，接地系统是否存在地回路，信号线是否采取了屏蔽措施、屏蔽接地是否适当，对于较长的电源线和外部信号线是否有防护措施；检查现场的干扰情况，附近是否有射频发射设备，有无空调、电焊机、交流调速电动
8、机、感应加热等设备，在同一电源上是否有大负荷用户等。,8.5 工作现场的电磁兼容问题,在工作现场出现电磁兼容故障时，一般要先确定故障部位，并分析其产生的原因，然后采取具体措施解决它。,要确定骚扰源，需要改变周围可能相关的设备的工作状态。,对于连续性干扰，通过反复关闭和恢复设备工作察看其与干扰的关联；,对于间歇性干扰，观察周围可能产生间歇性骚扰的设备的工作状态变化，如电动机起动、大负载的投切、移动射频设备使用等与干扰的关联；,如果找不到相关的设备，可以考虑是否由于电源电压瞬态、电快速瞬变脉冲群、静电放电等瞬态骚扰引起，外施这些骚扰观察是否产生干扰，开始时使用较低的电平，然后逐渐增加电平值，直到设
9、备发生故障、出现性能下降，或达到这类设备的最大骚扰电平为止。,也可从骚扰传播的路径考察干扰问题。,对于辐射问题，常见的有两种可能：一是设备外壳的屏蔽性能不佳，二是射频骚扰经由各种线缆传递；,对于传导问题，则主要是线缆问题。,用电流探头测量设备电缆（电源线、信号线、接地线等）中的电流（包括差模和共模），查找与可能引起干扰的骚扰电流，以此判断是否是通过电缆线传入干扰，如果能找到，则对相关的电缆采取屏蔽、滤波措施；如果干扰与电缆无关，则可考虑是否由于辐射对设备内部电路产生影响，应改善设备的屏蔽措施。,如果在现场一时无法测量电缆中的骚扰电流，可通过尽可能拔掉设备上不必要的电缆，观察干扰情况，如果有改善，可能是拔掉的线缆的问题，尝试将线缆逐个插上，查出有问题的线缆（可能不止一根），如果拔掉线缆后没有改善则可能是设备外壳或余下线缆的问题，尝试改善机壳的屏蔽（处理好缝隙、开孔的影响），对电源线加电源线滤波器、对信号线套铁氧体磁环或加信号线滤波器、用屏蔽线等。,有关传导的问题，应处理好电源线、信号线之间的耦合，安装电源线滤波器，改进内部电路减少传导发射。,
