電磁兼容之測試故障，你知（zhī）道哪些？

什麽是電磁兼容之測試故障?有什麽解決辦（bàn）法?對於從事EMC的（de）工程師，在日常工作中經（jīng）常會遇到瓶（píng）頸，而解決這樣的問題需要（yào）很多時間和精力（lì）。比如（rú）說，EMC測試包括兩大方麵內容：對其（qí）向外界發送的電磁騷擾強度進行（háng）測（cè）試，以便確認是否符合有關標準規定的限製值要求;對其在規定電磁騷擾強度的電磁環境條件（jiàn）下進行敏感（gǎn）度測試（shì），以便確認是否符合有關標準規（guī）定的抗（kàng）擾度要求。對於從事單片機應用（yòng）係統設計的工程技術人員來（lái）說，掌握一定的EMC測試技（jì）術是（shì）十分必要（yào）的。

1、EMC測試

(1)測（cè）試環境

為了保證測試結果的準確和可靠性，電磁兼容性測量對測試環境有較高的要求，測量場（chǎng）地有室外（wài）開闊場地（dì）、屏蔽室或電波暗室等。

(2)測試設備

電磁兼容測（cè）量設備分為兩類：一類是電磁幹擾測量設備，設備（bèi）接上適當的傳感器，就可以（yǐ）進行電磁幹擾的測量;另一類是在（zài）電磁敏感度測（cè）量，設備模擬不同幹（gàn）擾源，通過適當的耦合/去耦網絡（luò）、傳感器或天（tiān）線，施加（jiā）於各類被（bèi）測設備，用作敏感度或幹擾度測量。

(3)測量方法

電磁兼（jiān）容性測試（shì）依據標準的不同，有許多種測量方法，但（dàn）歸納起來可（kě）分為4類;傳導發射測（cè）試、輻射發射測試、傳導（dǎo）敏（mǐn）感度(抗擾度)測試和輻（fú）射敏感度(抗擾度)測試。

(4)測試準備（bèi）

①試驗場地條件：EMC測試實驗室（shì）為電（diàn）波半暗室和屏蔽室。前者用於輻射發射和輻射敏感測試，後者用於傳導發射和傳導敏感度測試（shì）。

②環境電（diàn）平要求（qiú）：傳導和輻射的電磁環境電平（píng）最好遠低於標準規定的極限值，一般使環境電平至少低於極限值6dB。

③試驗桌。

④測量設（shè）備（bèi）和被測設備（bèi）的隔離。

⑤敏感性（xìng）判別準（zhǔn）則：一般由被（bèi）測方提供，並實話監視和判別，以測量和（hé）觀察的方式確定性能降低的程度。

⑥被測（cè）設備的（de）放置：為保證實驗的重複性，對被測設備的放置方式通常有（yǒu）具體的（de）規定。

(5)測試種類（lèi）

傳導發射測試、輻射發送測試、傳導抗擾度測試、輻射抗擾度測試（shì）。

(6)常用測量（liàng）儀

電磁幹擾(EMI)和電磁敏感度(EMS)測試，需要用到許多電子儀器（qì），如頻譜分析儀、電磁場幹擾測量儀、信（xìn）號源、功能放（fàng）大器、示（shì）波器等。由於EMC測試 頻率很寬(20Hz～40GHz)、幅度很大(μV級至kW級)、模式很多(FM、AM等)、姿（zī）態很多(平（píng）放、斜放等)，因此正確地（dì）使用電子儀器非常重 要。測量電（diàn）磁幹擾（rǎo）的合適儀器是頻譜分析儀。頻譜分析儀是一種將電壓幅度隨頻率變化的（de）規律顯示出來的儀器，它顯示的（de）波（bō）形稱為頻譜。頻譜分析儀克服了示波器在 測量電磁幹擾中的缺點，能夠精確測（cè）量各個頻率上的幹擾強度，用頻譜分析儀可以直接顯示出信號的各個頻譜分量。

在解決電磁幹擾問題（tí）時，最重要的一個問題是判斷幹擾的來（lái）源。隻有準確將幹擾源定（dìng）位後，才能（néng）夠提出（chū）解決幹（gàn）擾的措施。根據信號的頻率來確定幹擾源泉是最.簡.單.的方法，因為（wéi）在信號的所有特征中，頻（pín）率特征是最.穩.定.的，並且電路設計人（rén）員往往對電路中各個部位的信號頻率都十分清楚。因此，隻要知道了幹擾（rǎo）信號的頻率，就能 夠推測出幹擾是哪個部位產生的。對於電磁（cí）幹擾（rǎo）信號，由於其幅度往往遠小於正常工作信號，用頻譜分析儀做這種測（cè）量是十分簡單的（de）。由於頻譜（pǔ）分析儀的中頻（pín）帶寬較 窄，因（yīn）此能夠將與幹擾信號（hào）頻（pín）率不同的信（xìn）號濾除掉，精確地（dì）測量出幹擾信（xìn）號頻（pín）率，從而（ér）判斷產生幹（gàn）擾信號的電路。

2、電磁兼容故障排除技術（shù）

(1)傳導型問（wèn）題的解（jiě）決

①通過串聯一個高阻抗來減（jiǎn）少EMI電流。

②通過並（bìng）聯一個（gè）低阻抗將EMI電流短路到地或（huò）引到其它回路導體。

③通過電流隔離裝置切斷EMI電（diàn）流。

④通過其自身作用來抑（yì）製EMI電流。

(2)電磁兼容的容性解決方案

一種常見（jiàn）的現象是不把濾波電容的一側看成直接與一個（gè）分離的阻抗相連，而看成與傳輸線相連。典型的情（qíng）況是，當一條輸入輸出（chū）線的（de）長度達到或超過1/4波長時，該傳輸線變“長"。實際可以用下式近似表示這種變（biàn）化（huà）：l ≥ 55/f

式中：l單（dān）元為m，f單位為MHz。這個公式（shì）考（kǎo）慮了平均傳（chuán）播速度，它是自由空間理論的0.75倍。

a. 電介質材（cái）料及容差：電磁幹擾（rǎo）濾波使用的大部分電容是無極性電容

b. 差模（mó）(線到（dào）線)濾波電容性電容

c. 共模(線到地/機殼)濾波（bō）電容

共模(CM)去（qù）耦通常使用小電容(10～100nF)。小電容可以將（jiāng）不期（qī）望（wàng）的高頻電流在其進入敏感電路之前或在其（qí）離噪聲電路較遠時（shí）就將（jiāng）其短路到機殼上去。為了得到良好的高頻衰（shuāi）減電路，減小或消除（chú）寄生電感是關鍵之所在。因此有必要使用超短導線，尤（yóu）其希望使用無引線元器件。

(3)感性、串聯損耗電磁兼容解決方案

就電容而言（yán），Zs和Z1如果不是純電阻的話（huà），在計算頻率時，要使用它們的實際值。電容器（qì）串聯在電源或信號電路時，必須滿足：

①流過的工作電（diàn）流不應（yīng）該引起電感過熱或過大的有過之而無不及降;

②流過的電流不能引起電感磁（cí）飽（bǎo）和，尤其是對高導磁材料是毫（háo）無疑問的。

解決方案有以下（xià）幾種：

磁（cí）芯材料;

鐵氧體和加載鐵氧體的電纜;

電感、差模和共模;

接地扼（è）流圈;

組合式電感電容元件。

(4)輻射型問題的解決

在很多情況下，輻射電磁幹擾（rǎo）問（wèn）題可能在傳導階段產生（shēng）並（bìng）被排除，還有些解決方案是（shì）可以抑製幹擾裝置在輻射傳輸通道上，就像場（chǎng）屏蔽那樣工作。根（gēn）據屏蔽理論，這種屏蔽的效果主要取決於電磁幹擾源的頻率、與屏蔽裝置之（zhī）間的距離以及電磁幹（gàn）擾場的特性——電場、磁場或者平（píng）麵波。

①導體帶。使（shǐ）用銅或鋁帶要吧簡單快速地建立一種直接的屏蔽和低阻連（lián）連接（jiē）或總（zǒng）線。它們對於臨時（shí）的解決方案和相對永.久.的解（jiě）決方案來（lái）說是很方便的（de）。厚度（dù）在0.035～0.1mm之間，並且背麵帶有導電黏合（hé）劑以便安裝。如果使用銅導（dǎo）電帶，其通過電阻（zǔ）約（yuē） 20mΩ/cm2。應用場合：電氣屏蔽罩;發生（shēng）故障時泄露點定位;作為一個應急的解決方（fāng）案，將塑料連接器變成金屬的、屏蔽普通的扁平電纜等。

②網狀屏蔽帶和拉鏈式（shì）外套。塗錫（xī）的鋼網帶：主要用來安裝在一（yī）個已經裝配好的電費護套上作為一種易安裝的繃帶型的屏蔽罩。為了降（jiàng）低電費的磁場輻射或敏感（gǎn）問題，鋼網帶是一種（zhǒng）有效的解（jiě）決方案。

拉鏈式屏蔽（bì）外（wài）套：當（dāng）有明顯跡象表明電（diàn）費是主要的引起EMI耦合的原因時使用。

③EMI密封（fēng）墊。應用場（chǎng）合：當下述條件存在，並且需要真正的SE時，EMI密封墊是最.常（cháng）.用.的解決輻射問題、敏感（gǎn）問題（tí）、ESD、電磁脈（mò）衝和TEMPEST問題的方（fāng）法。

已經把機（jī）箱泄漏確（què）認為主要的輻射路徑。

齧合麵不夠光（guāng）滑、平整或不夠硬、本身無法（fǎ）提供良好的連（lián）接接觸（chù）。

④窗口和通風板的EMI屏蔽：適合對孔徑的（de）屏蔽。

平麵波的大概模（mó）型是：SE≈104(-20-lgl)-20lgf

式中，SE單位為dB;l為網格或網孔的尺寸（cùn），單位為mm;f單位（wèi）為MHz。當然，隨著頻率（lǜ）的下降，網孔的屏蔽效率SE的上限受限於金屬本身（shēn）。在近區場，對H場的屏蔽，其屏蔽（bì）功率SHE不受頻率的影響（xiǎng），可由下式近似得出：SEH≈10lg(πr/l)

其中，r為（wéi）源到屏蔽罩之間的距離，l為網孔尺寸，兩者單（dān）位均為mm.

⑤導電塗料：應用於（yú）在係（xì）統的塑料外殼建立EMI屏（píng）蔽（bì）罩、發送現有普通的或惡化的導電表麵的屏蔽（bì）效能SE、防止ESD或靜電積累現象、增大結合麵（miàn）或密封墊片的接觸麵積。

⑥導電（diàn）箔：鋁是一種良導體，在10MHz以下沒（méi）有（yǒu）吸收損耗，但（dàn）它對於電場的任何頻率都有較好的反射損（sǔn）耗。應用（yòng）場合請參閱有關資料。

⑦導電布（bù）：可應用於（yú）任何100kHz到GHz級頻（pín）率範圍需要達（dá）到（dào）30～30dB衰減的立體屏蔽場（chǎng）合中。

3、電磁兼容性新器件新材料的應用

3.1 電源線濾波器

電源線濾波器安裝在電源線與電子設備（bèi）之間，用於擬（nǐ）製電能傳輸中寄生（shēng）的電磁（cí）幹（gàn）擾，對提高設備的可靠性有重要作用。濾波（bō）器允許一些頻率通過，而對（duì）其（qí）它頻（pín）率的成份加以擬製（zhì）。根據幹擾源的特性、頻率範圍、電壓和阻（zǔ）抗等（děng）參數及負載特性的要求（qiú），適當選擇濾波器。

3.2 信號阻隔變壓器

脈衝型(數字或晶閘管門驅動（dòng）)或模擬隔離式變壓器與交流電源中使用的（de）隔離變（biàn）壓器與交（jiāo）流電源中使用的隔離變壓器的原理相同，但傳（chuán）輸頻帶卻*不同，有用信號 處理對變壓器的一些性能要求(例如失真（zhēn）、3dB帶寬、損耗、對（duì）稱性、阻抗、脈衝延（yán）時等)非常嚴格。這種變壓器屬於寬（kuān）帶設備，最高（gāo）頻率與最.低.頻率的比值 fMAX/fMIN達到數十倍。通（tōng）過（guò）在（zài）發送端或接（jiē）收端切斷共模地環路，隔離變壓器在不改變差模信（xìn）號的同時擬製共模噪聲。由於共模電壓是加在變壓器一次側、 二次側的兩邊，這種隔離器必須具有較高的擊穿電壓：典型值為1.5kV，某些場合則高達10kV。

信號變壓器的主要優點是（shì）它的簡單、耐用、持久和線性（xìng），而且價格適中。當頻率增加時，其電磁兼（jiān）容性能下降。

應用（yòng）場（chǎng）合：

當需（xū）要環路隔離時，其頻率範圍從直流到幾十MHz;

在低噪聲和低失真條件下傳輸模擬小信號（hào）(≤10mV)時（shí），信號線上可能存在幾V至（zhì）幾kV的共模電（diàn）壓;

在晶閘管應用電路中，將觸發器（qì）驅動電路與共模電壓隔（gé）離;

作為一個現場解（jiě）決方案，可用來（lái）切斷一個地環路和搭建一個（gè）平衡連接或非（fēi）平衡連接傳輸線路。

3.3 電源隔離變壓器、電源穩壓器和不間斷電源

(1)電源隔離變壓器

普通的（de）隔離（lí）變壓器可以在低頻（pín）範圍切（qiē）斷（duàn）主（zhǔ）電源線的接地環路。當頻率升高時，電氣隔離由（yóu）於一次側（cè）間寄存電容C1-2的存（cún）在（zài）而下降。為了減少寄生電容的影響，可以（yǐ）使用落係、螺旋狀、分立式的一次和二次繞（rào）組，這樣可以將寄生電容減小為原為的1/3～/10。

(2)法拉第屏蔽變壓器

在一次和二次線圈之間包著一層鋁箔或銅（tóng）箔，並使之不與線圈接觸以免形成短路。法拉第屏蔽或靜電屏蔽層接地。應用範（fàn）圍如下：

應（yīng）用於入室電源或電源分配箱上，作為簡單1：1的隔離變壓器，隔離50/60Hz的地（dì）環路;

在同一係統中的某一部（bù）分重新產生對地保（bǎo）持中性的交流電源，與總電源分配點保持電（diàn）氣隔離;

應（yīng）用於當係統中存在很大的對地漏電電流時，防止過渡頻繁（fán）觸發係統中的接地故障檢測器;

可以與（yǔ）電源線濾波器結合（hé）使用，電源線（xiàn）濾波器（qì）的衰減特（tè）性僅開始（shǐ）於幾（jǐ）十或幾百kHz以上。

3.4 暫態抑製器

變阻器和固態變阻器(transzorbs)是具有非線性V-I特性曲線的元件，可以作為穩壓（yā）元件。當電壓通過該器件後就被箝位在等於或大（dà）於擊穿電（diàn）壓VBR的電壓值上。該器件的響應速度快，但在處理的能（néng）量值上有一定限製。

3.5 搭接、接地連續性和減少RF阻抗（kàng）器件

①接地編織層或金屬帶寬而扁的導線比同樣橫截而（ér）積的圓導線具有較小的電感。作為優先（xiān）的選擇參（cān）考，可以使用：扁平金屬帶;帶（dài）有扁平接地端（duān）子的扁平（píng）編織層;圓（yuán）形、多股絞線的跳線。

②印製電路板(PCB)接地墊片（piàn）。為（wéi）了建立一（yī）個更直接的低阻擾電磁幹擾（rǎo）電流接收器（qì），需要使用接地墊（diàn）片。通常在樹脂型墊片中間有一（yī）個彈簧夾，用以在一邊的 OV銅板上和加一邊PCB的安裝底盤上提供較強的可靠壓力。由於彈簧是銅錫（xī）材料製成的（de），電氣（qì）接觸性（xìng）能良好，接觸電（diàn）阻為mΩ數量級。

③金屬電費線（xiàn）槽及其肥共的金屬編織層（céng）。金屬電纜托（tuō）架、公共導線和金屬編織層的作用是傳輸幾（jǐ）個相互連接的設備之間的部分接地EMI環流。可以把它看作是不同 底盤或地線之間的（de）共模短路（lù）通道，但實際上除了直流或交流50/60Hz，這種（zhǒng）方法不能應（yīng）用於較長的距離;可用於計算機（jī）室、工廠（chǎng）車間或其它有許多非屏（píng）蔽電費 的大型場地，不可能或很難將它們換成屏蔽電（diàn）費或裝（zhuāng）入管道。

④地阻抗減小，墊高的金屬底板接地襯（chèn）墊。為了減少（shǎo）傳導瞬態幹擾（rǎo）的輸（shū）入和周圍環境射（shè）頻場對（duì）係統的影響，可以通過設置室內參（cān）考接地板或接地網絡加以（yǐ）改善。通過 這種方法，可以很容易地在高達幾百MHz的頻率上達到20dB的改善，也可以減少（shǎo）在同一個（gè）房間裏的不同（tóng）設備之（zhī）間的（de）地電位偏差。

另一種技（jì）術：在室內，建議安裝抬高（gāo）的金屬底（dǐ）板(RMF)，利用地磚的筋條作為接地（dì）參考柵格;把把塑料減震墊片換成導電減震墊片，就（jiù）可以（yǐ）建立很好（hǎo）的、持久的電氣連接。

⑤臨時接地板（bǎn）。這種後各解決方案最初是IBM公司的安裝規劃工程師們使用的，即安裝一塊（kuài）銅板或電鍍鋼板。對於那些沒有“實際地"的場合，由於臨時接地板與 建築特（tè）結構之間有較大的電容(300～1000pF)，這給（gěi）電磁幹（gàn）擾濾波器、瞬態保護器和隔離變壓器的法拉第屏蔽層提供了有較的吸收裝（zhuāng）置。在高頻端，這種 虛地比長（zhǎng）的、綠的或黃綠的接地導線更有效。

4、結語

在實際EMC測試應用中除了通過標準資格實驗室的鑒定測試以外（wài），還有兩（liǎng）種可行的方法也是被（bèi）業界所認可的：TCF和Self Ceritification(自檢證明)。抗幹（gàn）擾能力測試是十分（fèn）實用的測試項（xiàng）目。實現電磁兼容的最（zuì）好辦（bàn）法是，將所有的（de）數字及模擬電路均視為對高頻信號響 應的電路，用高頻設計方法來（lái）處理電費屏（píng）蔽、PCB布線和共模濾波。

采用整塊地平麵和電源麵也很重要，對（duì）模擬電路也該如（rú）此，這樣做有利於限製高（gāo）頻共模環環。大多數瞬態（tài）幹擾均屬（shǔ）高頻（pín），並產生很強（qiáng）的輻射能量。以上就是電磁兼容之測試故障的一些解決辦法，希望能給大家幫助。