本帖最后由 sinasun 于 2023-4-13 17:23 编辑
电子产品完成图纸设计后，就会进行PCB的制作。随后就要进行EMC的测试，下图的辐射-RE图的改进是每一个硬件工程师都会参与的工作，并被称之为“玄学”的工作。对于下图，在EMC测试的时候由两根线，是峰值Peak和平均值Avg，在大部分的消费类电子产品是关注AVG平均值，也就是下图的绿线表示的限制。对于红线对应的峰值Peak限值，即使超过也不要紧的。在测试完成后，会给出对应的电场强度值，当在试波形下方表格倒数第二列Qver，负数越大越好，说明余量大。如果是正值，那么就是NG，测试不能通过。在研发阶段测试数据最好有-6dB的余量，这是由于产品的一致性不能完全保证，测试机构的设备也不完全一样。如果研发阶段仅仅只有1dB的余量，很可能在测试机构拿证的时候，就不能通过，又得反复修改，增加研发周期。下图的Avg的余量足足有-10dB+,肯定可以通过测试。 出现超标的时候，就会使用法宝“磁环”，如果不能改动PCB，这是大部分改进会用上的器件。在使用磁环后，可以改善频点超标，但是并不知道为什么增加磁环能改进。讨论到这里，就要理解RE-图中的电磁场强度单位dbuV/m的概念。在做RE测试的时候，EMC实验的同事会问，是测3m，2m还是1m天线。这个天线的高度，一般就是指天线距离被测电子设备之间的距离，一般测试1m就够了，距离越远，电磁场强度就越低。1m天线的RE数据能满足要求，3m天线的RE数据基本都能满足要求。 理解天线的距离问题，就要将RE图中场强dbuV/m转化到的电磁学概念的电磁场功率密度V/m，这中间有一个转化公式，毕竟对数dB理解起来有些费劲 有了电磁场功率密度V/m的概念后，就可以直观理解PCB中电流，环路面积，导体长度这些因素对电磁场功率密度的影响大小。毕竟在改善EMC的时候，老司机都会说，降低干扰频段的环路面积，降低干扰频段的电流，就可以减小超标点的dB值。在电路中，干扰信号会以共模信号和差模信号的形式出现，当有环路电流出现，就会产生类似环形天线的效应，对外辐射能量，导致RE测试超标。通过专家的理论研究，辐射的一个重要基本概念是：电流导致辐射，而非电压。其中单极子天线是耦极子天线的单极接地模型。我们还可以将模型简化；变成共模发射和差模发射模型，参考如下 当噪声电流的频率比较高的时候，一般认为f≥50MHZ噪声电流的回流面积A对辐射（电磁强度）影响就会快速增大； A.系统测试≥50MHZ辐射超标时需要优先优化关键信号的回流面积 B.对于高频信号，要关注回流路径。现在晶振时钟的频率越来越快，因此高频时钟需要保证时钟信号的回流面积最小，减小差模辐射 C.对于开关电源，由于要在变压器和电感体积和损耗之间平衡考虑，一般开关频率都在1MHz左右，产生的倍频也在100MHz以内，所以对于低频开关电源系统其辐射一般≤100MHZ； 因此需要优化开关噪声回路面积同时降低高频噪声电流强度（在噪声源端增加阻抗如磁珠等）；可以举一个差模干扰电流噪声的例子，当一个面积为20平方厘米的环形电路，噪声电路是1uA，其频率为80MHz，那么在1m远外的电磁功率密度就是3.336*10-5V/m, 随后利用上文提到的公式，就可以轻松转化为在EMC测试的RE图中30dBuV/1m 通过理论计算，得知这个干扰频率的噪声在EMC的测试中不会超标，这样就可以在不做EMC测试之前，对干扰频率噪声进行大致估算，以此判断是否要增加改进措施。因此在设计中不希望某些电流在其中某条路径上流动因此就需要在该路径上采取措施！比如：在信号源（噪声源）串联阻抗（共模电感，磁珠等等），对地增加Y电容的设计，增加共模干扰的导通路径；从而改变辐射天线的能量。知道了辐射来源后，在EMC实验做完测试后，拿到RE图，对应超频的频点进行改善，降低噪声电流，减小环路面积，增加环路阻抗等等措施，就可以有的放矢进行EMC改进，从而提高效率！
| 
楼主
标题置顶
标题高亮
