電子產品的EMC整改方法實例

摘 要

EMC的各種指標是目前在所有標準要求的項目中，在產品設計時最難以達到的；由于EMC的設計經驗較少，經常在設計完成之后才進行EMC的測試，一旦測試發現問題，會出現產品準備上市銷售時EMC的問題總是沒有時間解決，項目不斷的延遲，需要再花費大量的時間去解決，相信這是每位遇到EMC問題的研發人員的深刻體會。電子產品的輻射發射與傳導發射兩個項目，是國家3C認證標準（GB13837-2012、GB9254-2008）強制檢測的項目，而電子產品在這兩個項目上花費的整改周期也很長，為此，本文根據作者在EMC實驗室工作多年的工作經驗，通過向設計師學習和交流，結合有關資料，總結出以下EMC整改方法與整改措施。

【關鍵詞】EMC 整機的電磁兼容性 整改案例

1 EMC相關知識介紹

1.1 EMC

Electromagnetic compatibility，電磁兼容性（EMC=EMI+EMS），EMI （Electromagnetic Interference）：電磁干擾，主要包括輻射發射、傳導發射。EMS （Electromagnetic Susceptibility）：電磁抗擾度，主要包括輻射抗擾、傳導抗擾。

1.2 EMC定義及要素

EMC定義：在同一電磁環境中，設備能夠不因為其他設備的干擾影響正常工作，同時也不對其他設備產生影響工作的干擾。EMC三要素如圖1，缺少任何一個都構不成EMC問題。

2 整機測試出現的EMC超標，主要是30M-1G的輻射問題，主要采取以下方法

2.1 首先整機用電腦測試軟件進行水平極化方向和垂直極化方向的預掃，若出現超標噪聲點，初步判斷輻射主要是由水平線還是有垂直線產生的

當接收天線為水平時噪聲強度較高，可以推測此噪聲來源主要是由產品內或外的水平線所造成，而當接收天線為垂直時噪聲強度較高，可以推測此噪聲來源主要是由產品內或外的垂直線所造成，

2.2 判斷最大輻射位置

在EMC測試時，除了天線要測試水平與垂直二個極化方向外，待測物的桌子要旋轉360度，記錄最大的噪聲讀值，因此當發現噪聲無法符合時，除了先判斷水平和垂直噪聲的差異外，便是要將待測物旋轉到最大的噪聲位置，由于電子產品其噪聲的輻射往往會在某一個角度最大，而此時待測物面向天線的位置，往往是造成輻射的來源，通常要分析這位置附近的組件、導線及屏蔽效果，如此則較容易鎖定范圍，再仔細分析問題

2.3 判斷輻射主要是由共模或差模騷擾產生的

對噪聲頻譜預掃圖形進行分析，若看到整個頻帶的基線為一寬帶的噪聲，我們可以視為共模騷擾的噪聲，若其上一支支單獨的噪聲點可以視為差騷擾模噪聲。將噪聲分布情形分成共模騷擾和差騷擾模的作用，主要便是要判斷其分別造成的輻射來源機制，如此幫助找到問題點及對策的方法。

造成共模騷擾的原因主要是接地與屏蔽，也就是當發現的噪聲非常高時，則要先考慮產品內的接地與屏蔽的問題。而造成差騷擾模的原因則主要是線的問題，包括電路板上的布線、產品內部的各種導線及外部的連接線，故要從連線和PCB布線來找出問題，能夠從這兩個方面先把問題厘清，對于深入細部的修改是很有幫助的。

2.4 用諧波判斷噪聲源

大部份噪聲測試的頻譜圖，皆可以看到如下之一支支等距的噪聲，這一支支等距的噪聲亦即為噪聲的諧波，通常可由其判斷噪聲的來源。

計算每一支等距噪聲差，即為噪聲的源頭頻率，一般為晶振，內存時鐘等，由于在電路板上往往會使用數個不同頻率的晶振、時鐘，以致有時無法判斷是那一個晶振、時鐘所造成，利用這個方法有時可以很快的確定是那一個晶振、時鐘造成，然后再出對策，如此可省除逐一拆除晶振、時鐘判斷，或者在電路板上逐一割線判斷的麻煩。

2.5 用頻譜儀對噪聲點進行判斷

除了使用諧波的觀念來判斷噪聲的來源外，尚可將噪聲點展開來判斷，也就是將頻譜分析儀的范圍減小，然后研究造成的機制。

由于造成輻射噪聲的成因很多，而產品也可能有多種功能組件會引起噪聲干擾，通常頻譜分析儀設定由30MHz測到1000MHz，如此可以很快看出有那些噪聲無法符合要求，但是因為頻寬設定太大，故噪聲幾乎都是一支一支的狀態顯現，無法對寬帶噪聲進行分析，如果我們將頻譜的范圍減小到100kHz，此時便可對產生噪聲的波形進行具體分析，結合產品電路找到噪聲源。

2.6 以液晶電視為例

在不影響電源開機的情況下可以將導線或連接線逐一取下，看頻譜分析儀的噪聲大小，以此確定輻射源，采取相應對策：

（1）對上屏線產生的輻射騷擾，改變上屏線走向，將上屏線與液晶屏金屬背板用導電布連接；改變軟件參數，對上屏頻率展頻；

（2）對各種連線產生的輻射騷擾，改變連線的走向，將連線用導電布與液晶屏金屬背板連接；

（3）主板產生的輻射騷擾，用導電泡綿將主板CPU、內存與液晶屏金屬背板連接；

（4）接地不良產生的輻射騷擾，擰緊金屬接地螺釘，增加接地點；

（5）在引起輻射超標的連接線上加磁環。

3 整改實際案例

3.1 針對產品已經研制結束的整改措施

3.1.1 現象：空調KFR-72LW-Q1V傳導測試不合格

對策：在電源端加磁環后測試合格，如圖2。

整改前測試曲線如圖3。

整改后測試曲線如圖4。

3.1.2 現象：液晶電視LE40C19市場審核輻射場強測試不合格

對策：將揚聲器線與液晶金屬背板相連（通過導電布），測試合格，如圖5所示。

整改前測試曲線，如圖6所示。

整改后測試曲線，如圖7所示。

3.2 針對產品在研制階段的整改措施

典型的產品電磁輻射問題如圖8所示，有一些頻率點上超出標準的要求，由于輻射發射的測試不確定度很大，各個實驗室之間的測試結果差異很大，許多公司都要求輻射發射的測試結果有 4-6dB 的裕量。

類似輻射發射超標的情況經常發生，要想解決，須弄清楚輻射產生的根本原因，據筆者分析，可能的輻射問題來源有：

（1）印刷線路板中走線問題引起的，如圖9。

在 PCB 板走線中應該注意一些高速信號的回流路徑，我們知道信號即有電壓也會存在電流，而信號電流總是要流回其源頭，如果高速信號的回流路徑過大，形成環路，很容易對外輻射能量。

（2）連接 PCB 板的電纜引走的問題，如圖10。

如圖10中，與電路板相連的電纜也是產生輻射問題的原因之一，因為高速信號電流在電纜中流動由于環路和阻抗不匹配等原因很易對外產生共模或差模的電磁輻射。同理，在多層電路板中，如果疊層設計不合理，疊層之間的電磁場耦合存在天線效應，對外進行能量輻射；輻射的能量從哪里出來，如何解決？通常要花費工程師相當長的時間來進行分析解決。通過仿真分析結果則很清晰表明的產生輻射問題的機理，在高頻狀態下，電流總是尋找最短路徑回到源端，在存在障礙的情況下（高阻抗、環流面積大）就會對產生輻射。

5 總結

總之，解決EMC的問題應該在產品研發的過程之中予以解決，而不是在產品研發完成之后再進行修補，在設計中應遵循一些EMC的設計導則，項目團隊對電路設計和PCB設計進行評審，并在每個研發階段應進行相應的EMC工程測試，以發現潛在的問題。從EMC問題產生的根源上解決問題永遠比在表面上解決（如屏蔽）要好的多，且成本更低，且在整個項目研發流程中，對EMC問題解決的越晚，所產生的成本會更高。

參考文獻

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[4]區健昌.電子設備的電磁兼容性設計[M].北京：電子工業出版社，2003.

作者簡介

高維勝（1981-），男，四川省綿陽市人。大學本科學歷。現為四川長虹電器股份有限公司可靠性與檢測技術中心工程師。主要研究方向EMC電磁兼容測試與整改技術。

作者單位

四川長虹電器股份有限公司可靠性與檢測技術中心 四川省綿陽市 621000