产品设计中的常见电磁兼容问题及解决策略

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产品设计中的常见电磁兼容问题及解决策略

Familiar EMC Problems and corresponding solve strategy during Product Development

李富同

(201203 EMC Engineering Technology Research Center for product development (Shanghai).)

摘要:本文介绍了在企业产品研发时一些经常出现的EMC 问题,并提出了相应的解决策略。 关键字: EMC 电磁兼容 静电放电 辐射发射 辐射抗扰度

前 言

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)要好的多,且成本更低,且在整个项目研发流程中,对EMC 问题解决的越晚,所产生的成本会更高。

1992

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2000

2001

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2003-2005

FCC FCC FCC FCC FCC FCC DOC FCC DOC FCC DOC FCC DOC FCC DOC FCC DOC FCC DOC

UL UL UL UL UL UL UL

UL UL UL UL UL CSA CSA

CSA CSA CSA CSA CSA CSA CSA CSA CSA CSA TUV TUV TUV TUV TUV TUV TUV TUV TUV TUV TUV TUV NEMKO NEMKO NEMKO NEMKO NEMKO NEMKO NEMKO NEMKO NEMKO NEMKO NEMKO NEMKO VDE VDE VDE/CE CE CE CE CE CE CE CE CE CE

UL MPR II,MPR II,MPR II/T TCO 92TCO 92 orTCO 95

TCO 95 orTCO 95 orTCO 95 orTCO 95 orTCO 95 or UL GOST GOST GOST TCO 95GOST

TCO 99TCO 99TCO 99TCO 99TCO 99VCCI EZU EZU GOST EZU

GOST GOST GOST GOST GOST VCCI PCBC EZU PCBC

EZU EZU EZU EZU EZU VCCI PCBC SVN PCBC PCBC PCBC PCBC PCBC RRL SVN EVPU SVN SVN SVN SVN SVN SABS EVPU MEEI

EVPU EVPU EVPU EVPU EVPU Americas MEEI CCIB MEEI MEEI MEEI MEEI MEEI Europe & central Asia C-TICK C-TICK CCIB CCIB SII SII SII Asia Pacific BCIQ BCIQ C-TICK C-TICK CCIB CCIB CCC Africa VCCI BSMI

BSMI BSMI C-TICK C-TICK C-TICK RRL

VCCI VCCI VCCI BSMI BSMI BSMI

SABS RRL

RRL RRL

VCCI VCCI VCCI SABS

SABS SABS MIC MIC MIC

WEEE ROHS

SABS SABS SABS

图1 世界各国的产品认证要求发展情况

[4]

图2 在全球销售产品的认证标识要求[4]

由于各个EMC 的测试项目不同,问题产生的原因也不尽相同,相应的解决方法也不同,产品设计中常见的电磁兼容性问题有以下几种。

一、辐射发射无法满足标准要求问题

典型的产品电磁辐射问题如下图3所示,有一些频率点上超出标准的要求,由于辐射发射的测试不确定度很大,各个实验室之间的测试结果差异很大,许多公司都要求辐射发射的测试结果有4-6dB 的裕量。

图3:产品的辐射扫描图谱

类似辐射发射超标的情况经常发生,要想解决,须弄清楚辐射产生的根本原因,据笔者分析,可能的辐射问题来源有[1]:

1 印刷线路板中走线问题引起的,如图

4.

图4:PCB 板中的走线

在PCB 板走线中应该注意一些高速信号的回流路径,

我们知道信号即有电压也会存在电流,而信号电流总是要流回其源头,如果高速信号的回流路径过大,形成环路,很容易对外辐射能量。

2 连接PCB 板的电缆引走的问题,如图5.