单片机的EMC测试及EMC故障排除
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单片机系统中的EMC电磁兼容性设计EMC电磁兼容性包括EMI(interference)和EMS(susceptibility),也就是电磁干扰和电磁抗干扰。
随着智能化技术的发展,单片机的应用也日益广泛。
虽然单片机本身有一定的抗干扰能力,但是用单片机为核心组成的控制系统在应用中,仍存在着电磁干扰的问题。
为防止外界对系统的EMI,并确保单片机控制系统安全可靠地运行,必须采取相应的EMS措施。
1 EMI的产生原因分析在单片机系统的工作环境中,往往有许多强电设备,特别是电机启动和继电器的吸合将对单片机产生强烈的干扰,使用示波器的话可以看到电源电压波形上有明显的毛刺干扰。
此外受到条件限制有时单片机控制系统的各部分之间要有较远的距离,数据和控制线使用较长的导线且没有良好的屏蔽措施,这会使得电磁干扰就更容易混入系统之中。
总之对单片机系统的EMI总是以辐射、电源回路等方式进入的,其途径主要有三种,第一是输入途径,它使得模拟信号出现失真,数字信号产生错误,系统如根据有问题的信号进行运算处理结果将必然是错误的。
第二是输出途径,干扰会和各输出信号叠加,造成输出信号混乱,不能将系统真实的处理结果进行表达。
第三是单片机内部总线干扰,干扰使得控制、地址、数据总线上的内部数字信号错乱,使MCU出错,程序跑飞,甚至当机。
2 EMS技术的主要研究方向针对单片机系统中干扰产生的原因和途径,EMS技术主要研究方向集中于硬件的屏蔽、隔离、滤波、接地以及软件编程等方面。
屏蔽主要适用于切断通过静电耦合、感应耦合或交变电磁场耦合形成的电磁噪声传播途径。
分别对应于此三种耦合可以采取静电屏蔽、磁场屏蔽与电磁屏蔽。
屏蔽技术的研究方向主要是如金属、磁性、复合材料等各种材料的屏蔽效能,如多层、单层、孔隙等各种结构的屏蔽效能,各种形状的屏蔽体的屏蔽效能以及屏蔽体的设计以及屏蔽与接地的关系等。
隔离是用于切断传导形式的电磁噪声的传播途径。
隔离技术的研究方向主要采用直交流继电器、隔离变压器或光电隔离器件等进行隔离。
电磁兼容性(EMC)测试方法与整改指南电磁兼容性(EMC)是电子设备存在于电磁环境中而不会对该环境中的其他电子设备造成干扰或干扰的能力。
EMC通常分为两类:1.辐射- 电子设备发出的电磁干扰可能会对同一环境中的其他电子设备造成干扰/故障。
也称为电磁干扰(EMI)。
2.免疫/易感性- 免疫是指电子设备在电磁环境中正常运行而不会因其他电子设备发出的辐射而发生干扰/故障的能力,易感性基本上与免疫力相反,因为设备对电磁干扰的免疫力越小,它就越容易受到影响,通常抗扰度测试是不是必需的用于在澳大利亚,新西兰,北美和加拿大销售/分销消费/商用型产品。
电磁兼容性排放EMC排放进一步细分为两类:1.辐射排放2.进行排放电磁场由以下部分组成:1.电场(电场) - 通常以伏/米(V / M)为单位测量2.磁场(H场) - 通常以每米安培(A / m)为单位测量电磁场的这两个分量本身是两个独立的场,但不是完全独立的现象。
电场和H场彼此成直角移动。
辐射发射(E-Field):辐射发射是源自电子或电气设备内部产生的频率的电磁干扰(EMI)或干扰。
辐射发射可能会带来严苛的合规性问题,对于一些一般性指导,请查看我们的文章 EMC辐射发射常见问题和解决方案。
辐射发射直接从设备的机箱或通过互连电缆(如信号端口,有线端口,如电信端口或电源导线)通过空气传播。
一个很好的例子是HDMI端口和可以从这些电缆辐射的相关EMI,我们用它作为案例研究,文章可以在这里找到; 符合EMC辐射发射测试(EMI)。
在EMC测试期间,使用频谱分析仪和/或EMI接收器以及合适的测量天线进行辐射发射测量。
EMC辐射发射测试方法辐射发射(H场):电磁波的磁性成分使用频谱分析仪和/或EMI 接收器以及合适的测量天线。
典型的磁场天线包括环形天线,并且还包括根据CISPR 15的特定天线,例如Van Veen Loop。
Van Veen环形天线基本上是三个环形天线,它们一起构成三个轴(X,Y和Z)的产品磁场发射。
电子电路设计中的EMC问题与解决方案一、引言电磁兼容性(EMC)是电子电路设计中需要考虑的重要问题之一。
EMC问题包括电磁辐射与电磁感应两个方面,对电路性能产生不良影响甚至可能导致电路崩溃。
因此,在电子电路设计中,必须重视EMC问题,并采取相应的解决方案。
二、电磁辐射问题1.问题描述电磁辐射是指电子电路所产生的电磁能量以无线电波的形式传播到周围空间。
如果电路辐射的电磁能量干扰到其他电子设备,就会引发通信中断、数据丢失等问题。
2.解决方案(1)合理布局:将互相干扰的元器件尽量远离彼此,减少电磁辐射的干扰。
(2)金属屏蔽:在对电磁干扰敏感的元器件或模块周围设置金属屏蔽体,阻挡电磁辐射的传播。
(3)地线设计:合理设计地线的走向和连接方式,减少电磁辐射的产生。
(4)滤波器:在电源输入端或信号输入端添加滤波器,过滤掉高频噪声,减少电磁辐射。
三、电磁感应问题1.问题描述电磁感应是指电子电路受到外部电磁场的影响,导致电路中的信号发生失真、干扰或遭受损坏。
2.解决方案(1)地线布线:采用星形或网状布线方式,最大限度地减少环路面积,避免电磁感应。
(2)信号层分离:将模拟信号层和数字信号层分离布线,减少彼此之间的电磁干扰。
(3)差模传输:使用差分模式传输数据,通过相位抵消降低电磁干扰的影响。
(4)平面屏蔽:在布局设计中,将模拟与数字信号的地面层分开,并在模拟信号部分添加屏蔽层,减少电磁感应。
四、工作频率选择1.问题描述工作频率对电磁兼容性有重要影响。
过低的工作频率容易受到电源杂散和信号干扰的影响,而过高的工作频率容易引发射频干扰问题。
2.解决方案(1)频率规划:根据实际需求,合理规划工作频率,避免频率范围重叠导致互相干扰。
(2)滤波器设计:根据工作频率选择合适的滤波器,对输入信号进行滤波,减少杂散和干扰。
(3)频率选择器:在设计中加入可调节频率的器件,使得电路在不同工作频率下能够进行优化和调整。
五、辐射与抗辐射设计1.问题描述电子电路会通过导线和天线发射电磁波,也会被周围的电磁波诱导或辐射。
单片机硬件设计中的EMC兼容性与干扰抑制技术单片机硬件设计中的电磁兼容性(EMC)与干扰抑制技术引言在现代电子设备中,单片机(Microcontroller Unit,MCU)起到了至关重要的作用。
单片机的硬件设计必须考虑电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)和抑制干扰的技术。
本文将介绍单片机硬件设计中的EMC兼容性和干扰抑制技术,包括电磁干扰的来源、EMC设计要求、常用的干扰抑制技术以及正确的布线和接地技巧。
一、电磁干扰的来源电磁干扰可以由各种外部和内部因素引起。
以下是一些常见的电磁干扰来源:1. 射频辐射:包括无线通信、雷达或其他射频电源等设备产生的电磁波。
2. 电源线干扰:来自交流电源线的噪声,如谐波和干扰信号。
3. 开关电源:开关电源高频噪声会通过电源线和地线传播到其他电子设备中。
4. 过电压和静电放电:电气设备的开关、电磁阀等在操作时可能产生过电压和静电放电。
5. 瞬态电压:包括闪电击中电力线、开关电源的瞬态电压等。
二、EMC设计要求为了满足EMC设计要求,单片机硬件设计应考虑以下方面:1. 辐射和传导:抑制电磁辐射和传导干扰,以确保设备不会对其他设备产生干扰。
2. 抗干扰:增强设备的抗干扰能力,使其能够正常工作并受到外部干扰的影响较小。
3. 地址线、数据线和控制线的布局:合理的布局可以减少交叉耦合和串扰,降低电磁干扰。
4. 接地:良好的接地设计可以降低共模噪声和差模噪声,提高设备的抗干扰能力。
5. 输入输出端口的保护:通过使用适当的保护电路来保护单片机的输入输出端口,防止它们受到外部电磁干扰的损坏。
三、干扰抑制技术1. 滤波器:采用适当的滤波器可以抑制进入单片机的高频噪声。
常见的滤波器包括RC滤波器和LC滤波器。
2. 屏蔽:通过在关键部件周围添加屏蔽罩或屏蔽层,可以有效地防止电磁波的干扰。
3. 地线设计:良好的接地设计可以减少回路的回流电流,降低共模噪声,并提高设备的抗干扰能力。
EMC测试及故障排除方法中心议题:单片机系统的EMC测试电磁兼容故障排除技术电磁兼容性新器件新材料的应用所谓EMC就是:设备或系统在其电磁环境中能正常工作,且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。
EMC测试包括两大方面内容:对其向外界发送的电磁骚扰强度进行测试,以便确认是否符合有关标准规定的限制值要求;对其在规定电磁骚扰强度的电磁环境条件下进行敏感度测试,以便确认是否符合有关标准规定的抗扰度要求。
对于从事单片机应用系统设计的工程技术人员来说,掌握一定的EMC测试技术是十分必要的。
1 单片机系统EMC 测试(1)测试环境为了保证测试结果的准确和可靠性,电磁兼容性测量对测试环境有较高的要求,测量场地有室外开阔场地、屏蔽室或电波暗室等。
(2)测试设备电磁兼容测量设备分为两类:一类是电磁干扰测量设备,设备接上适当的传感器,就可以进行电磁干扰的测量;另一类是在电磁敏感度测量,设备模拟不同干扰源,通过适当的耦合/去耦网络、传感器或天线,施加于各类被测设备,用作敏感度或干扰度测量。
(3)测量方法电磁兼容性测试依据标准的不同,有许多种测量方法,但归纳起来可分为4类;传导发射测试、辐射发射测试、传导敏感度(抗扰度)测试和辐射敏感度(抗扰度)测试。
(4)测试诊断步骤图1给出了一个设备或系统的电磁干扰发射与故障分析步骤。
按照这个步骤进行,可以提高测试诊断的效率。
5)测试准备①试验场地条件:EMC测试实验室为电波半暗室和屏蔽室。
前者用于辐射发射和辐射敏感测试,后者用于传导发射和传导敏感度测试。
②环境电平要求:传导和辐射的电磁环境电平最好远低于标准规定的极限值,一般使环境电平至少低于极限值6dB。
③试验桌。
④测量设备和被测设备的隔离。
⑤敏感性判别准则:一般由被测方提供,并实话监视和判别,以测量和观察的方式确定性能降低的程度。
⑥被测设备的放置:为保证实验的重复性,对被测设备的放置方式通常有具体的规定。
(6)测试种类传导发射测试、辐射发送测试、传导抗扰度测试、辐射抗扰度测试。
解决单片机EMC问题的8个方法本文中所提到的对电磁干扰的设计我们主要从硬件和软件方面进行设计处理,下面就是从单片机的PCB设计到软件处理方面来介绍对电磁兼容性的处理。
一、影响EMC的因数1、电压:电源电压越高,意味着电压振幅越大,发射就更多,而低电源电压影响敏感度。
2、频率:高频产生更多的发射,周期性信号产生更多的发射。
在高频单片机系统中,当器件开关时产生电流尖峰信号;在模拟系统中,当负载电流变化时产生电流尖峰信号。
3、接地:在所有EMC题目中,主要题目是不适当的接地引起的。
有三种信号接地方法:单点、多点和混合。
在频率低于1MHz时,可采用单点接地方法,但不适宜高频;在高频应用中,最好采用多点接地。
混合接地是低频用单点接地,而高频用多点接地的方法。
地线布局是关键,高频数字电路和低电平模拟电路的接地电路尽不能混合。
4、PCB设计:适当的印刷电路板(PCB)布线对防止EMI是至关重要的。
5、电源往耦:当器件开关时,在电源线上会产生瞬态电流,必须衰减和滤掉这些瞬态电流。
来自高di/dt源的瞬态电流导致地和线迹发射电压,高di/dt产生大范围的高频电流,激励部件和线缆辐射。
流经导线的电流变化和电感会导致压降,减小电感或电流随时间的变化可使该压降最小。
二、对干扰措施的硬件处理方法1、印刷线路板(PCB)的电磁兼容性设计PCB是单片机系统中电路元件和器件的支撑件,它提供电路元件和器件之间的电气连接。
随着电子技术的飞速发展,PCB的密度越来越高。
PCB设计的好坏对单片机系统的电磁兼容性影响很大,实践证实,即使电路原理图设计正确,印刷电路板设计不当,也会对单片机系统的可靠性产生不利影响。
例如,假如印刷电路板的两条细平行线靠的很近,会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声。
因此,在设计印刷电路板的时候,应留意采用正确的方法,遵守PCB设计的一般原则,并应符合抗干扰的设计要求。
要使电。
单片机系统中的EMC电磁兼容性设计EMC电磁兼容性包括EMI(interference)和EMS(susceptibility),也就是电磁干扰和电磁抗干扰。
随着智能化技术的发展,单片机的应用也日益广泛。
虽然单片机本身有一定的抗干扰能力,但是用单片机为核心组成的控制系统在应用中,仍存在着电磁干扰的问题。
为防止外界对系统的EMI,并确保单片机控制系统安全可靠地运行,必须采取相应的EMS措施。
1 EMI的产生原因分析在单片机系统的工作环境中,往往有许多强电设备,特别是电机启动和继电器的吸合将对单片机产生强烈的干扰,使用示波器的话可以看到电源电压波形上有明显的毛刺干扰。
此外受到条件限制有时单片机控制系统的各部分之间要有较远的距离,数据和控制线使用较长的导线且没有良好的屏蔽措施,这会使得电磁干扰就更容易混入系统之中。
总之对单片机系统的EMI总是以辐射、电源回路等方式进入的,其途径主要有三种,第一是输入途径,它使得模拟信号出现失真,数字信号产生错误,系统如根据有问题的信号进行运算处理结果将必然是错误的。
第二是输出途径,干扰会和各输出信号叠加,造成输出信号混乱,不能将系统真实的处理结果进行表达。
第三是单片机内部总线干扰,干扰使得控制、地址、数据总线上的内部数字信号错乱,使MCU出错,程序跑飞,甚至当机。
2 EMS技术的主要研究方向针对单片机系统中干扰产生的原因和途径,EMS技术主要研究方向集中于硬件的屏蔽、隔离、滤波、接地以及软件编程等方面。
屏蔽主要适用于切断通过静电耦合、感应耦合或交变电磁场耦合形成的电磁噪声传播途径。
分别对应于此三种耦合可以采取静电屏蔽、磁场屏蔽与电磁屏蔽。
屏蔽技术的研究方向主要是如金属、磁性、复合材料等各种材料的屏蔽效能,如多层、单层、孔隙等各种结构的屏蔽效能,各种形状的屏蔽体的屏蔽效能以及屏蔽体的设计以及屏蔽与接地的关系等。
隔离是用于切断传导形式的电磁噪声的传播途径。
隔离技术的研究方向主要采用直交流继电器、隔离变压器或光电隔离器件等进行隔离。
单片机的故障排除方法单片机(Microcontroller Unit,简称MCU)是一种集成电路芯片,常用于嵌入式系统中。
由于单片机复杂的内部结构,故障排除成为使用和开发单片机的关键步骤。
本文将介绍几种常见的单片机故障排除方法。
一、检查电源供应单片机工作的基础是供给稳定的电源。
在故障排查之前,首先要确认电源供应正常。
可以通过以下方式进行检查:1. 检查电源连接:将电源线逐一检查,确保电源线连接牢固,并且没有松动或断开的现象。
2. 使用电压表测量供电电压:将电压表的正负极分别接在电源正负极上,并测量输出电压。
应确保电压值与设备的额定电压相符,且波动范围在允许范围内。
二、检查程序和代码单片机的程序和代码也可能导致故障。
在检查程序和代码之前,可以采取以下步骤:1. 检查程序的正确性:确保程序没有语法错误、编译错误或逻辑错误。
可以使用编译器或调试工具进行检查。
2. 检查引脚和端口的设置:检查程序是否正确设置了引脚和端口的输入输出状态。
确保与硬件电路相匹配。
3. 修改和优化代码:如果程序有错误或不完善的地方,可以根据错误信息进行相应的修改和优化。
三、硬件故障排查如果以上方法无法解决故障,可能是硬件问题导致的。
以下是几种常见的硬件故障排查方法:1. 检查连线和连接器:检查连接器和插座是否连接良好,并排除松动或无效连接的可能性。
2. 检查单片机是否烧毁:使用万用表或示波器测量单片机电压引脚的电压,检查是否有短路或断路的情况。
3. 检查外设电路:检查与单片机连接的外围设备电路是否损坏,确保电路板上的电子元件没有短路或断路。
四、使用调试工具和设备如果以上方法都无法找出故障原因,可以考虑使用专业的调试工具和设备。
以下是几种常见的调试工具和设备:1. 仿真器(Simulator):仿真器可以模拟单片机的工作环境,可以对单片机进行仿真调试和监视单片机的运行状态。
2. 逻辑分析仪(Logic Analyzer):逻辑分析仪可以分析和捕捉单片机的信号和波形,帮助排查信号传输和处理出现的问题。
电路设计中的EMC问题与解决方法导言在电路设计与开发的过程中,电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)问题是一个必须重视的方面。
EMC问题的存在可能导致电子设备间的互相干扰,甚至造成设备的损坏。
因此,了解EMC问题的原因和解决方法对于电路设计师来说至关重要。
EMC问题的原因1. 电磁辐射(Electromagnetic Radiation):当电流在电路中流动时,会产生磁场,这个磁场会在空间中扩散并形成电磁波。
如果电磁波强度较高,就会造成电磁干扰,影响其他电子设备的正常工作。
2. 电磁感应(Electromagnetic Induction):当设备接收到外部电磁波时,其内部的电子元器件可能产生感应电流,从而引起设备的故障或异常。
3. 外部电压(External Voltages):在电路设计过程中,如果没有正确处理设备外部电源供电、地线引入等问题,外部电压可能会导致电磁兼容性问题。
EMC问题的解决方法1. 接地设计(Grounding Design):合理的接地设计能够有效降低电路的电磁辐射以及电磁感应。
在接地设计中,需要注意将设备的接地点与电源的接地点相连,以保证信号的返回路径更加稳定。
2. 滤波设计(Filtering Design):通过在电路中加入滤波电路,可以降低电磁干扰的频率范围,使设备对外界干扰的影响减小。
滤波器的选择和设计需要根据实际情况进行,合理选择滤波器的参数和频率范围。
3. 屏蔽设计(Shielding Design):通过在电路设计中添加屏蔽罩或屏蔽材料,可以阻挡或吸收外界的电磁波,减少电磁干扰。
在屏蔽设计中,需要注意材料的选择和屏蔽罩的结构设计,以提高屏蔽效果。
4. 引线布局(Routing Layout):电路引线的布局和走线方式也会对电磁兼容性产生影响。
合理布局电路引线,减小引线之间的交叉和谐振现象,可以有效减少电磁辐射和电磁感应。
EMC 常见问题及解决方法分享
目前世界各个国家的产品认证法规要求任何电子相关产品在本国销售必须带有相应标识,以表明产品符合安全和电磁兼容的标准要求。
如中国的CCC 认证,美国的FCC 和欧盟的CE 认证等,已成为WTO 规则中的技术贸易壁垒(TBT ),如图1 和图2 所示。
EMC 的指标是目前在所有法律法规所要求的项目中,在产品设计时最难以达到的。
2006 年调查表明,EMC 问题是电子工程师在研发设计是遇到的最大挑战,由于EMC 的设计经验较少,经常在设计完成之后才进行EMC 的测试,一旦测试发现问题,会出现产品准备上市销售了,EMC 的问题总是没有时间来解决,项目总是要不断的延迟,需要再花费大量的时间去解决,相信这是每位遇到EMC 问题的研发人员的深刻体会。
所以解决EMC 的问题应该在产品研发的过程之中予以解决,而不是在产品研发完成之后再进行修补,在设计中应遵循一些EMC 的设计导则,项目团队对电路设计和PCB 设计进行评审,并在每个研发阶段应进行相应的EMC 工程测试,以发现潜在的问题。
从EMC 问题产生的根源上解决问题永远比在表面上解决(如屏蔽)要。
电子产品EMC测试失效问题探析发布时间:2021-05-10T02:49:54.020Z 来源:《中国科技人才》2021年第7期作者:徐远雪[导读] 现如今,电子产品快速更新迭代,广泛应用在人们的日常生活中,但电子产品的不稳定性较强,投入市场前需做好测试工作,优化其使用性能。
电子产品检测中,EMC检测对电子产品稳定性影响显著,相关部门需高度重视电子产品EMC测试问题。
苏州市沃特测试技术服务有限公司江苏苏州 215000摘要:电子产品检测主要涵盖功能测试、性能测试、化学测试、环境测试和EMC测试等。
除EMC测试外,企业对其他测试项目也提出了不同的标准要求,但并不具备较高的参考价值。
EMC测试是很多企业关注要点,现阶段已形成相对完善的体系。
本文就将主要分析电子产品EMC测试失效问题,以供参考。
关键词:电子产品;EMC测试失效;功能测试;现如今,电子产品快速更新迭代,广泛应用在人们的日常生活中,但电子产品的不稳定性较强,投入市场前需做好测试工作,优化其使用性能。
电子产品检测中,EMC检测对电子产品稳定性影响显著,相关部门需高度重视电子产品EMC测试问题。
1.EMC测试EMC测试通常也被人们称为电磁兼容,主要是电子产品电磁场干扰和抗干扰能力测试的评价工作。
同时,这也是衡量产品性能的重要指标。
电磁兼容测量主要分为测试场地和测试仪器两大部分。
EMC测试是为检测电器产品产生的电磁辐射对人体健康、公共场所电网和其他正常运行工作电器产品产生的影响。
2电磁兼容环境分析全球范围的电磁兼容规定中,限制及测量程序处于动态变化状态,产品开发设计也需随之变化。
无线射频辐射限值的创建要全方位考量典型受害接收机的限值敏感度。
在保护距离的基础上扩大射频发射器和受干扰物间的空间。
居住环境的常规保护距离通常为10m,而非居住环境的常规保护距离则为30m。
居住环境与非居住环境限值比为1:3,而多个标准均将测量距离设为3m。
抗扰环境主要指可能出现电磁威胁或干扰的环境,如通用工业抗扰标准基于交流连接的特点,明确了连接电力网的工业环境。
emc测试及整改方法
EMC测试主要包括空间辐射、传导、功率辐射、磁场辐射、谐波、电压波动、静电、抗辐射、快速脉冲群、雷击、抗传导、工频磁场、电压跌落、低频传导骚扰等方面的测试。
EMC整改主要有以下方法:
1. 查找确认辐射源。
首先通过排除法、频谱分析仪频点搜索法、元件固有频率分析法等方法查找并确认辐射源。
排除法包括拔线法、分区工作排除法、低电压小电流的人体触摸法,区域屏蔽排除法等。
元件固有频率分析法则是通过对一些元件的固定频率及其倍频频率进行分析归类。
2. 滤波。
滤波一般分为电容滤波、RC滤波和LC滤波等,用于减少电磁干扰。
3. 吸收电磁波。
吸收电磁波方法有电路串联磁珠法、绕穿磁环法和贴吸波材料法。
需要注意的是,使用吸波材料时,要确保所吸收的电磁波频率在吸波材料的吸收范围内,否则可能无效。
4. 接地。
接地法一般分为单点接地法和多点接地法,可以有效地降低电磁干扰。
5. 屏蔽。
屏蔽法一般有加屏蔽罩屏蔽法、外壳屏蔽法和PCB走线布局屏蔽法,可以有效地阻止电磁波的传播。
请注意,不同的设备可能遇到的电磁干扰类型不同,整改方法也会有所不同,建议寻求专业人士的帮助进行整改。
EMC_测试整改实用方法1.理解测试结果:在进行EMC测试之后,首先需要仔细阅读和理解测试结果。
了解测试的强度和频率,确定设备中的哪些部分未通过测试。
2.分析问题的原因:一旦确定了未通过测试的设备部分,就需要进行详细分析,找出问题的根源。
这可以通过对电路设计、软件配置和其他关键因素的评估来完成。
3.检查信号线路:4.重新设计电路:如果问题是由设计问题引起的,那么需要重新设计电路来解决问题。
这可能涉及到更换材料、组件或修改布线方案等措施。
5.优化地线:地线的正确连接和优化对于EMC测试至关重要。
通过使用合适的地线、减少线路长度和优化地面平面等措施,可以降低EMC干扰的风险。
6.使用屏蔽元件:引入屏蔽元件是解决EMC问题的一种有效方法。
通过使用合适的屏蔽材料(如屏蔽盒、屏蔽缆等),可以减少电磁辐射和敏感接收器的干扰。
7.加强滤波器:为设备安装滤波器可以减少噪声和电磁辐射。
选择合适频率的滤波器,并将其正确地安装在设备上,可以改善EMC性能。
8.软件优化:软件配置也是EMC问题的一个重要方面。
通过对软件进行优化,减少电磁辐射和敏感接收器的干扰,可以提高设备的EMC性能。
9.进行多次测试:整改后,重新进行EMC测试以验证修复的效果。
如果仍然未通过测试,需要根据新的测试结果采取适当的措施并再次进行测试。
10.确保符合相关标准:确保设备符合相关的EMC标准是至关重要的。
对于特定的行业和地区,可能有特定的EMC要求。
因此,需要对设备进行必要的调整和修改,以确保符合要求。
通过采取以上实用方法,可以有效地进行EMC测试整改。
这可以确保设备在电磁环境中正常运行,减少对其他设备和人员的干扰和危险。
最终,这将为用户提供安全可靠的产品。
单片机系统的EMC测试及故障排除的方法解析
所谓EMC就是:设备或系统在其电磁环境中能正常工作,且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。
EMC测试包括两大方面内容:对其向外界发送的电磁骚扰强度进行测试,以便确认是否符合有关标准规定的限制值要求;对其在规定电磁骚扰强度的电磁环境条件下进行敏感度测试,以便确认是否符合有关标准规定的抗扰度要求。
对于从事单片机应用系统设计的工程技术人员来说,掌握一定的EMC测试技术是十分必要的。
1 单片机系统EMC测试
(1)测试环境
为了保证测试结果的准确和可靠性,电磁兼容性测量对测试环境有较高的要求,测量场地有室外开阔场地、屏蔽室或电波暗室等。
(2)测试设备
电磁兼容测量设备分为两类:一类是电磁干扰测量设备,设备接上适当的传感器,就可以进行电磁干扰的测量;另一类是在电磁敏感度测量,设备模拟不同干扰源,通过适当的耦合/去耦网络、传感器或天线,施加于各类被测设备,用作敏感度或干扰度测量。
(3)测量方法
电磁兼容性测试依据标准的不同,有许多种测量方法,但归纳起来可分为4类;传导发射测试、辐射发射测试、传导敏感度(抗扰度)测试和辐射敏感度(抗扰度)测试。
(4)测试诊断步骤
(5)测试准备
①试验场地条件:EMC测试实验室为电波半暗室和屏蔽室。
前者用于辐射发射和辐射敏感测试,后者用于传导发射和传导敏感度测试。
②环境电平要求:传导和辐射的电磁环境电平最好远低于标准规定的极限值,一般使环境电平至少低于极限值6dB。
③试验桌。
单片机的EMC测试及EMC故障排除文章作者:浙江工业大学韩双霞范伟文章出处:单片机及嵌入式系统应用摘要:讲述EMC的定义,EMC在单片机应用系统的测试方法,EMC新器件新材料的应用以及故障排除技术。
只要从事电子产品的研发、生产或者供应,就必须进行EMC电磁兼容的检测工作。
关键词:EMC测试 EMC故障排除 EMC新器件应用单片机引言所谓EMC就是:设备或系统在其电磁环境中能正常工作,且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。
EMC测试包括两大方面内容:对其向外界发送的电磁骚扰强度进行测试,以便确认是否符合有关标准规定的限制值要求;对其在规定电磁骚扰强度的电磁环境条件下进行敏感度测试,以便确认是否符合有关标准规定的抗扰度要求。
对于从事单片机应用系统设计的工程技术人员来说,掌握一定的EMC测试技术是十分必要的。
EMC是电磁兼容(Electro-Magnetic Compatibility)的缩写,它包括电磁干扰(EMI)和电磁敏感性(EMS)两部分。
由于电器产品在使用时对其它电器有电磁干扰,或受到其它电器的电磁干扰,它不仅关系到产品工作的可靠性和安全性,还可能影响其它电器的正常工作,甚至导致安全危险。
1 单片机系统EMC测试(1)测试环境为了保证测试结果的准确和可靠性,电磁兼容性测量对测试环境有较高的要求,测量场地有室外开阔场地、屏蔽室或电波暗室等。
(2)测试设备电磁兼容测量设备分为两类:一类是电磁干扰测量设备,设备接上适当的传感器,就可以进行电磁干扰的测量;另一类是在电磁敏感度测量,设备模拟不同干扰源,通过适当的耦合/去耦网络、传感器或天线,施加于各类被测设备,用作敏感度或干扰度测量。
(3)测量方法电磁兼容性测试依据标准的不同,有许多种测量方法,但归纳起来可分为4类;传导发射测试、辐射发射测试、传导敏感度(抗扰度)测试和辐射敏感度(抗扰度)测试。
(4)测试诊断步骤图1给出了一个设备或系统的电磁干扰发射与故障分析步骤。
按照这个步骤进行,可以提高测试诊断的效率。
(5)测试准备①试验场地条件:EMC测试实验室为电波半暗室和屏蔽室。
前者用于辐射发射和辐射敏感测试,后者用于传导发射和传导敏感度测试。
②环境电平要求:传导和辐射的电磁环境电平最好远低于标准规定的极限值,一般使环境电平至少低于极限值6dB。
③试验桌。
④测量设备和被测设备的隔离。
⑤敏感性判别准则:一般由被测方提供,并实话监视和判别,以测量和观察的方式确定性能降低的程度。
⑥被测设备的放置:为保证实验的重复性,对被测设备的放置方式通常有具体的规定。
(6)测试种类传导发射测试、辐射发送测试、传导抗扰度测试、辐射抗扰度测试。
(7)常用测量仪电磁干扰(EMI)和电磁敏感度(EMS)测试,需要用到许多电子仪器,如频谱分析仪、电磁场干扰测量仪、信号源、功能放大器、示波器等。
由于EMC测试频率很宽(20Hz~40GHz)、幅度很大(μV级至kW级)、模式很多(FM、AM等)、姿态很多(平放、斜放等),因此正确地使用电子仪器非常重要。
测量电磁干扰的合适仪器是频谱分析仪。
频谱分析仪是一种将电压幅度随频率变化的规律显示出来的仪器,它显示的波形称为频谱。
频谱分析仪克服了示波器在测量电磁干扰中的缺点,能够精确测量各个频率上的干扰强度,用频谱分析仪可以直接显示出信号的各个频谱分量。
在解决电磁干扰问题时,最重要的一个问题是判断干扰的来源。
只有准确将干扰源定位后,才能够提出解决干扰的措施。
根据信号的频率来确定干扰源泉是最简单的方法,因为在信号的所有特征中,频率特征是最稳定的,并且电路设计人员往往对电路中各个部位的信号频率都十分清楚。
因此,只要知道了干扰信号的频率,就能够推测出干扰是哪个部位产生的。
对于电磁干扰信号,由于其幅度往往远小于正常工作信号,用频谱分析仪做这种测量是十分简单的。
由于频谱分析仪的中频带宽较窄,因此能够将与干扰信号频率不同的信号滤除掉,精确地测量出干扰信号频率,从而判断产生干扰信号的电路。
2 电磁兼容故障排除技术(1)传导型问题的解决①通过串联一个高阻抗来减少EMI电流。
②通过并联一个低阻抗将EMI电流短路到地或引到其它回路导体。
③通过电流隔离装置切断EMI电流。
④通过其自身作用来抑制EMI电流。
(2)电磁兼容的容性解决方案一种常见的现象是不把滤波电容的一侧看成直接与一个分离的阻抗相连,而看成与传输线相连。
典型的情况是,当一条输入输出线的长度达到或超过1/4波长时,该传输线变“长”。
实际可以用下式近似表示这种变化:l≥55/f式中:l单元为m,f单位为MHz。
这个公式考虑了平均传播速度,它是自由空间理论的0.75倍。
a. 电介质材料及容差电磁干扰滤波使用的大部分电容是无极性电容。
b. 差模(线到线)滤波电容性电容。
c. 共模(线到地/机壳)滤波电容共模(CM)去耦通常使用小电容(10~100nF)。
小电容可以将不期望的高频电流在其进入敏感电路之前或在其离噪声电路较远时就将其短路到机壳上去。
为了得到良好的高频衰减电路,减小或消除寄生电感是关键之所在。
因此有必要使用超短导线,尤其希望使用无引线元器件。
(3)感性、串联损耗电磁兼容解决方案就电容而言,Zs和Z1如果不是纯电阻的话,在计算频率时,要使用它们的实际值。
电容器串联在电源或信号电路时,必须满足:①流过的工作电流不应该引起电感过热或过大的有过之而无不及降;②流过的电流不能引起电感磁饱和,尤其是对高导磁材料是毫无疑问的。
解决方案有以下几种:*磁芯材料;*铁氧体和加载铁氧体的电缆;*电感、差模和共模;*接地扼流圈;*组合式电感电容元件。
(4)辐射型问题的解决在很多情况下,辐射电磁干扰问题可能在传导阶段产生并被排除,还有些解决方案是可以抑制干扰装置在辐射传输通道上,就像场屏蔽那样工作。
根据屏蔽理论,这种屏蔽的效果主要取决于电磁干扰源的频率、与屏蔽装置之间的距离以及电磁干扰场的特性——电场、磁场或者平面波。
①导体带。
使用铜或铝带要吧简单快速地建立一种直接的屏蔽和低阻连连接或总线。
它们对于临时的解决方案和相对永久的解决方案来说是很方便的。
厚度在0.035~0.1mm之间,并且背面带有导电黏合剂以便安装。
如果使用铜导电带,其通过电阻约20mΩ/cm2。
应用场合:电气屏蔽罩;发生故障时泄露点定位;作为一个应急的解决方案,将塑料连接器变成金属的、屏蔽普通的扁平电缆等。
②网状屏蔽带和拉链式外套。
涂锡的钢网带:主要用来安装在一个已经装配好的电费护套上作为一种易安装的绷带型的屏蔽罩。
为了降低电费的磁场辐射或敏感问题,钢网带是一种有效的解决方案。
拉链式屏蔽外套:当有明显迹象表明电费是主要的引起EMI耦合的原因时使用。
③EMI密封垫。
应用场合:当下述条件存在,并且需要真正的SE时,EMI密封垫是最常用的解决辐射问题、敏感问题、ESD、电磁脉冲和TEMPEST问题的方法。
*已经把机箱泄漏确认为主要的辐射路径。
*啮合面不够光滑、平整或不够硬、本身无法提供良好的连接接触。
④窗口和通风板的EMI屏蔽:适合对孔径的屏蔽。
平面波的大概模型是:SE≈104(-20-lgl)-20lgf式中,SE单位为dB;l为网格或网孔的尺寸,单位为mm;f单位为MHz。
当然,随着频率的下降,网孔的屏蔽效率SE的上限受限于金属本身。
在近区场,对H场的屏蔽,其屏蔽功率SHE不受频率的影响,可由下式近似得出:SEH≈10lg(πr/l)其中,r为源到屏蔽罩之间的距离,l为网孔尺寸,两者单位均为mm。
⑤导电涂料:应用于在系统的塑料外壳建立EMI屏蔽罩、发送现有普通的或恶化的导电表面的屏蔽效能SE、防止ESD或静电积累现象、增大结合面或密封垫片的接触面积。
⑥导电箔:铝是一种良导体,在10MHz以下没有吸收损耗,但它对于电场的任何频率都有较好的反射损耗。
应用场合请参阅有关资料。
⑦导电布:可应用于任何100kHz到GHz级频率范围需要达到30~30dB衰减的立体屏蔽场合中。
3 电磁兼容性新器件新材料的应用3.1 电源线滤波器电源线滤波器安装在电源线与电子设备之间,用于拟制电能传输中寄生的电磁干扰,对提高设备的可靠性有重要作用。
滤波器允许一些频率通过,而对其它频率的成份加以拟制。
根据干扰源的特性、频率范围、电压和阻抗等参数及负载特性的要求,适当选择滤波器。
3.2 信号阻隔变压器脉冲型(数字或晶闸管门驱动)或模拟隔离式变压器与交流电源中使用的隔离变压器与交流电源中使用的隔离变压器的原理相同,但传输频带却完全不同,有用信号处理对变压器的一些性能要求(例如失真、3dB带宽、损耗、对称性、阻抗、脉冲延时等)非常严格。
这种变压器属于宽带设备,最高频率与最低频率的比值fMAX/fMIN达到数十倍。
通过在发送端或接收端切断共模地环路,隔离变压器在不改变差模信号的同时拟制共模噪声。
由于共模电压是加在变压器一次侧、二次侧的两边,这种隔离器必须具有较高的击穿电压:典型值为1.5kV,某些场合则高达10kV。
信号变压器的主要优点是它的简单、耐用、持久和线性,而且价格适中。
当频率增加时,其电磁兼容性能下降。
应用场合:*当需要环路隔离时,其频率范围从直流到几十MHz;*在低噪声和低失真条件下传输模拟小信号(≤10mV)时,信号线上可能存在几V至几kV的共模电压;*在晶闸管应用电路中,将触发器驱动电路与共模电压隔离;*作为一个现场解决方案,可用来切断一个地环路和搭建一个平衡连接或非平衡连接传输线路。
3.3 电源隔离变压器、电源稳压器和不间断电源(1)电源隔离变压器普通的隔离变压器可以在低频范围切断主电源线的接地环路。
当频率升高时,电气隔离由于一次侧间寄存电容C1-2的存在而下降。
为了减少寄生电容的影响,可以使用落系、螺旋状、分立式的一次和二次绕组,这样可以将寄生电容减小为原为的1/3~/10。
(2)法拉第屏蔽变压器在一次和二次线圈之间包着一层铝箔或铜箔,并使之不与线圈接触以免形成短路。
法拉第屏蔽或静电屏蔽层接地。
应用范围如下:*应用于入室电源或电源分配箱上,作为简单1:1的隔离变压器,隔离50/60Hz的地环路;*在同一系统中的某一部分重新产生对地保持中性的交流电源,与总电源分配点保持电气隔离;*应用于当系统中存在很大的对地漏电电流时,防止过渡频繁触发系统中的接地故障检测器;*可以与电源线滤波器结合使用,电源线滤波器的衰减特性仅开始于几十或几百kHz以上。
3.4 暂态抑制器变阻器和固态变阻器(transzorbs)是具有非线性V-I特性曲线的元件,可以作为稳压元件。
当电压通过该器件后就被箝位在等于或大于击穿电压VBR的电压值上。
该器件的响应速度快,但在处理的能量值上有一定限制。
3.5 搭接、接地连续性和减少RF阻抗器件①接地编织层或金属带宽而扁的导线比同样横截而积的圆导线具有较小的电感。