自助終端類產品的EMC測試及相關整改方案

瞿勇 林瑞進

摘要:近年來,自助終端類產品(ATM)被列入了3C強制性認證產品目錄中。本文通過介紹自助終端的工作原理,分析其主要的電磁干擾因素,提出一些有效的修改措施,并列舉部分整改成功的實例。

關鍵詞:自助終端電磁兼容傳導輻射屏蔽濾波

中圖分類號:TP309 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)04(c)-0007-03

隨著自助服務(例如:自助銀行轉帳,存/取款,交納話費、水、電、氣費,信息查詢,取號排隊等)日益普及,銀行自助終端、觸摸/綜合查詢機、取號掛號機等自助終端類產品的使用數量越來越多,使用場合也越來越廣泛。為了維護廣大消費者和生產企業的合法權益,近期國家認監委已正式將自助終端類產品(凡是同時具有兩種或者兩種以上3C目錄內信息技術設備或電信終端設備功能)列入強制性產品認證范圍。

為了使從事這一產品領域的同行有更多的了解,筆者就多年來檢測工作中的點滴體會作簡單介紹,以供參考。

1產品組成與工作原理

自助終端是一種集計算機技術、網絡技術、機電技術、自動控制技術于一體的高科技產品,其內部可以選擇性地集成計算機、開關電源、打印機、讀卡器、加熱器等模塊,能夠完成讀卡、上傳、校驗、檢測、查詢、吸鈔、吐鈔、轉賬、打印等一系列復雜的動作。

該類產品一般內部結構越是復雜,則體型越大,份量越重。企業可根據產品應用領域與功能對內部零部件進行選配。其中對電磁兼容性能有重要影響的零部件主要有計算機、電源、打印機、顯示器和出鈔模塊等。是不是把這些單獨EMC性能比較好的部件組成一個復雜的系統后,整個系統的EMC性能也肯定是好的？這是不一定的。因為各個部件之間還存在著雜散的電磁場能量耦合、部件本身的抗擾度性能好壞等因素,而這些都會影響到整個系統的EMC性能。

2產品的測試項目及測試等級

根據國家電磁兼容法規,自助終端的強制檢驗標準有GB9254-2008與GB17625.1-2003。其中涉及的測試項目有電源端子傳導騷擾電壓、電信端口的傳導共模騷擾、輻射騷擾場強和諧波電流。具體測試原理及方法可參考國家標準GB 9254-2008/CISPR 22:2006、GB 17625.1-2003/IEC 61000-3-2:2001,此處不再贅述。

目前,自助終端產品未進行具體ITE分級。對于一些在公共場所使用的中小型設備(如:排隊機、綜合查詢機等)可按B級限值要求測試。而對于一些大型復雜的設備(如:銀行自助取款機、地鐵自動售票系統等)則可放寬到A級限值范圍。

3產品的一般整改措施

在EMC測試時,對于一些超出標準限值要求的自助終端產品,我們可以采用以下幾個方面的整改措施,一般可以解決大部分的問題。

(1)在不影響性能的前提下,適當調整設備內電纜走向和排列,做到不同類型的電纜相互隔離。改變普通的小信號或高頻信號電纜為帶屏蔽的電纜,改變普通的大電流信號或數據傳輸信號電纜為對稱絞線電纜。

(2)可以在機殼的裝配面處涂導電橡膠,或者在裝配面處加導電襯墊,甚至采用導電金屬膠帶進行屏蔽。導電襯墊可以是編織的金屬絲線、硬度較低易于塑型的軟金屬(銅、鉛等)、包裝金屬層的橡膠、導電橡膠或者是梳狀簧片接觸指狀物等。

(3)加強接地的機械性能,降低接地電阻。同時對于設備整體要有單獨的低阻抗接地。

(4)在設備電源輸入線上加裝或串聯電源濾波器。

(5)在可能的情況下,對輻射量較大的器件位置進行屏蔽、隔離處理,如加裝接地良好的金屬隔離板或小的屏蔽罩等。

以上這些方法可以大幅提升產品的EMC性能,其中多數在產品設計初期就應該考慮進去,而不是等到產品成形后再去修改。

4整改案例

有一款自助終端產品需要進行3C認證,產品必須滿足GB9254-2008(idt IEC/CISPR 22:2006)《信息技術設備的無線電騷擾限值和測量方法》A級的限值要求。產品在初步測試時發現所測值超過標準規范要求。電源端子騷擾電壓測試結果如圖1、表1所示。

輻射騷擾場強測試結果如圖2、表2所示。

通過分析測試結果后,我們對于該產品進行如下整改。

(1)內部線路的整理。

首先對產品各個部件之間的互連線進行整理。對于這種系統級的產品,不但要控制好組成系統各部件的EMC性能,而且要處理好各個部件之間的互連和布線問題。首先,電源線盡量與信號線分開,將信號線如:顯示器VGA線、打印機USB連線等同電源線分離而不是同捆在一起,沿著機箱壁分別單獨走線,此方法可以衰減線之間的耦合和線的輻射。

(2)縫隙屏蔽。

根據相關文獻,屏蔽效能和外部機箱縫隙的面積成反比,即減少面積可以減少測量點接收到的電場強度。針對被檢的產品縫隙問題(縫隙的寬度約為1.5mm),我們在準峰值超標的天線高度和轉臺角度所指的方位,在實際機箱對應的正面和后背縫隙明顯處增加了一些彈性的金屬簧片,因為簧片在約30％的壓縮情況下屏蔽效能較高,我們選擇2mm厚的簧片,安裝后確保機箱與簧片良好地接觸,使得縫隙的面積大大減小,故金屬機箱的屏蔽效能可以得到提高。

(3)加裝或串聯電源濾波器。

通過對產品加裝電源濾波器,不但能有效地抑制電子設備外部的干擾信號傳入設備,而且能大大衰減設備本身工作時產生的傳向電網的騷擾信號。其中插入損耗對于濾波器而言是最重要的指標。由于電源線上既有共模干擾也有差模干擾,因此濾波器的插入損耗也分為共模插入損耗和差模插入損耗。插入損耗越大越好,理想的電源濾波器應該對交流電頻率以外所有頻率的信號有較大的衰減。所以應盡量選擇插入損耗有效頻率范圍覆蓋可能存在干擾的整個頻率范圍。我們可以通過查找濾波器手冊,根據其頻率范圍內的衰減特性來選擇合適的濾波器進行安裝。

本例中,我們選擇了天成達生產型號086.00601.00的電源濾波器,安裝于電源分配器中分出來的系統總電源與機箱出口處,具體如圖3所示。

其中應注意濾波器與電源等部件距離不能過近,如必要時可使用銅箔等材料進行隔離。濾波器與機箱接觸,保持良好的接地效果。

通過以上改進之后再進行測試,測試結果合格,具體如下。

電源端子騷擾電壓測試結果如圖4、表3所示。

輻射騷擾場強測試結果如圖5、表4所示。

5結語

由于自助終端類產品系統結構較為復雜,使得產品的EMC性能問題解決難度較大,本文通過對內部線路走線布局整理、機箱外殼縫隙進行屏蔽處理,以切斷干擾耦合的路徑來減少電磁發射,并通過串聯電源濾波器來減弱電源端子騷擾電壓。這種針對自助終端類產品電磁兼容問題的整改思路可為相關技術人員提供借鑒。

參考文獻

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