EMC整改流程及常见问题

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系列文章目录

1.元件基础
2.电路设计
3.PCB设计
4.元件焊接
5.板子调试
6.程序设计
7.算法学习
8.编写exe
9.检测标准
10.项目举例
11.职业规划

1、何为EMC整改

EMC整改就是指产品在功能调试或EMC测试过程中出现问题后所采取的弥补手段。

首先我们从EMC认证测试项目说起，EMC认证测试主要包含两大项：EMI（干扰）和EMS（产品抗干扰和敏感度）。

通过这些测试项我们可以看出EMC测试主要围绕产品的电磁干扰和敏感度两部分，一旦产品不符合安全认证标准需要EMC整改时，我们就需要通过一些措施和方法来进行整改。

2、EMC整改流程

①、RE超标整改流程

②、电源电缆导致辐射超标定位子流程

③、 信号电缆导致辐射超标定位子流程

④、屏蔽体泄漏整改流程

3、整改方向

谈到EMC整改，我们常说的是EMC三要素，即敏感设备，耦合路径和干扰源。干扰源往往可以通过近场探头，排除法确认，干扰路径往往较难判定，干扰通常分为共模干扰和差模干扰。

共模干扰又分为电压驱动型，电流驱动型和磁场耦合型这三种类型，电压驱动型最典型的案例是干扰通过耦合到散热器向外辐射，电流驱动型典型案例是通过公共阻抗耦合到别的回路中，磁场耦合型较为常见，任何一个电流回路都会形成耦合，不同的是，恒定的电流形成的恒定的磁场，恒定的磁场不会再形成电场，变化的电流形成变化的磁场，干扰更为明显，后者也是电路中常见的。

差模干扰可以按照SIf*f/D进行排公式仅作参考，整改可以按照这个方向进行，其中，S-回路面积，I-电流大小，f-干扰频率，D-干扰源到被干扰源的距离。

根据多年EMC整改经验，针对以上分析，可以用“消除干扰源”，“堵”，“疏”确定整改方向，作为技术指引。

①、“除”

个人认为，消除干扰源是EMC整改最简便的方法，可以达到一劳永逸，消除干扰源通常分为：展频，“跳频”，有源钳位吸收，无源RC吸收电路，展频即将频率通过扩展频差，将能量分散，需要注意的是，对于基频，随着谐振倍数的增加，效果会越来越明显，展开的宽度会更宽，即如果对100KHz的频率进行展频处理，那么500KHz的谐振展频效果会比100KHz的展频效果更加明显。“跳频“即通过调整干扰频率，避开测试的频段，但是需要注意的是需要重新测试完整的频段，防止出现别的频段超标的现象出现，常见的有在测试低频段时，因开关电源导致辐射超标，通过增加开关电源的频率，从而避开该频段。RC吸收电路主要应用于吸收LC谐振电路。

②、“堵”

“堵”，抛开干扰源的部分，我们接下来需要注意的整改方向是“堵”还是“疏”，这个看似简单，但是可以为我们确定整改方向，避免出现胡乱使用各种整改方法，到头来还是思绪全无，EMC整改本身就是极大考验个人综合能力的，可能会出现花了一个月甚至更长的时间，但仍然全无进展，所以整改时确定方向是极其重要的。对于“堵”，实质就是堵干扰路径，干扰路径通常有公共阻抗干扰&感性耦合&容性耦合&空间辐射，堵公共阻抗干扰即增大干扰源对外路径的阻抗，通常有电源输出串联磁珠，电感，信号输出支路串联电阻，典型案例有对待晶振的地处理，通过可以采取在元器件层，挖孔该区域同时单点接地，避免该干扰流入大地，同时在对应的其他层留下地平面提供回路：“堵“容性耦合措施包括增加干扰源和被干扰源距离，减小干扰源和被干扰源的有效耦合面积，选择介电常数较小的材料隔在干扰源和被干扰源之间；“堵”感性耦合措施包括增加干扰源和被干扰源距离，减小干扰源和被干扰源之间的耦合有效面积，调整干扰源和被干扰源的方向，比如两者产生的磁场方向彼此垂直可达到“堵“感性耦合的效果；”堵“空间辐射，目前最为有效的即是用金属屏蔽罩接地的方法，实质上电磁屏蔽也属于消除干扰源，因为电磁屏蔽实质是引起阻抗失配，从而形成反射损耗，插入损耗，插入再反射损耗。

③、“疏”

4、常见EMC整改方法

①、排除外界因素

（2）确认测试布置是否满足标准要求。

②、 宽带噪声抑制方法

③、滤波器是否良好接地

（1）如果设备有一体化滤波器，检查滤波器的接地是否良好，接地线是否尽可能短；

④、单层板或双层板中电源走线的处理

增加电容为电源去耦。

⑤、多层板中电源平面层的处理

⑥、非屏蔽设备内电源线的处理

在电源线上套磁环进行比对验证，以后可以通过在单板上增加共模电感来实现，或者在电缆上注塑磁环。

⑦、独立窄带尖峰噪声抑制方法

问题整改：有针对性地处理确定的目标时钟源。

⑧、时钟源外壳是否接地

⑨、时钟输出匹配设计

时钟的输出根据信号质量的要求使用始端匹配，适当变换时钟沿，减小发射。

需要注意的是，使用时钟驱动器时，时钟驱动的时钟输出同样需要匹配。

⑩、时钟源的电源滤波设计

⑪、单层板或双层板上时钟线的处理

5、EMC整改的一些小建议

①、电容的滤波作用

即频率f越大，电容的阻抗Z越小。当低频时，电容C由于阻抗Z比较大，有用信号可以顺利通过；当高频时，电容C由于阻抗Z已经很小了，相当于把高频噪声短路到GND上去了。

②、电容滤波在何时会失效

③、LC滤波何时使用

④、PWM频率到底是多少

⑤、如何将原理图和PCB对应起来

由于细分工种的问题，原理图和PCB被割裂开来，由两组人进行分工作业：

例如在原理图上有如下的电路：

其隐含一个问题就是在PCB上其实V1的负极和C1的负极是有一条线（PCB layout工具软件中用的词比较准确，Trace，踪迹/轨迹）。往往在设计阶段A->B->C是都会关注的。如果EMC出现问题，除了要在原理图上查找电路参数的问题，还需要特别关注C->D，即回流路径。

如果回流路径不顺畅，会造成信号的畸变。

比如在EMC试验时，MCU的ADC采集到的信号被干扰到了，则除了在原理图上分析外，在PCB上讲该信号高亮出来，然后再耐心寻找该信号的回流路径是否有不顺畅的地方：对着信号线头脑中想象回流路径，有点意识流的感觉。

⑥、总结