EMC快速整改對策講座（丁偉敏）致眾

1、醫(yī)療器械EMC快速整改對策2015年10月武漢致眾科技股份有限公司W(wǎng)uhan Tacro Technology. Co.,Ltd 講座背景：有源醫(yī)療器械電磁兼容（EMC）標(biāo)準(zhǔn)YY2015-2012已經(jīng)全面開始實施，依據(jù)目前各醫(yī)療器械檢驗所測試數(shù)據(jù)，醫(yī)療器械EMC指標(biāo)90%以上不能一次性通過。 講座目的：縮短企業(yè)EMC整改時間，降低EMC測試費(fèi)用。 講座內(nèi)容：快速定位EMC問題，找準(zhǔn)整改方向和對策。醫(yī)療器械EMC測試項目EMI：電磁干擾EMS：電磁敏感RE CE Harmonics Flicker RS CS ESD EFT/B Surge PMS Dips輻射騷傳導(dǎo)騷 諧波電流電壓跌落工頻磁場

2、抗擾度閃爍 輻 射 傳抗 導(dǎo)擾 抗度靜擾電度抗 擾電度快 速 浪涌抗擾度擾 擾瞬變脈沖群短時中斷風(fēng)險高風(fēng)險高RE（輻射）整改關(guān)于RE的整改，許多剛接觸的工程師往往面臨一個問題，雖然看了不少對策的書籍，但是卻不知要用書中的哪些方法來解決產(chǎn)品的EMI問題。這是一個很實際的問題，看別人修改似乎沒什么困難，對策加了噪聲便能適當(dāng)?shù)慕档?，而自己修改時下了一大堆對策，找了一大堆的問題點(diǎn)，卻總不能有效地降低噪聲。下面列出快速準(zhǔn)確定位輻射騷擾源的幾個方法。 水平、垂直判斷技巧 最大角度判斷技巧 寬帶噪聲和窄帶噪聲判斷技巧 排除法一.水平、垂直判斷技巧要清楚的認(rèn)識這個問題，首先必須要了解天線的基本理論，我們先假設(shè)

3、發(fā)射與接收天線皆為偶極天線。發(fā)射天線接收天線當(dāng)發(fā)射天線與接收天線同方向時，由于所產(chǎn)生的電磁波極化相同，故此時接收天線可得到最大的共振接收強(qiáng)度發(fā)射天線接收天線當(dāng)發(fā)射天線與接收天線不同方向時，則由于發(fā)射天線的電磁波為水平極化，而接收天線的電磁波為垂直極化，故在共振接收的強(qiáng)度上最小水平方向垂直方向上圖是某產(chǎn)品的輻射示意圖，可以看出垂直輻射強(qiáng)度明顯比水平輻射強(qiáng)度高出一截。那么就必須考慮在垂直方向的線，是否造成輻射的問題，而通常最容易被忽略的就是AC電源線，因為AC電源線一般皆沿桌面下垂，所以當(dāng)AC電源線被耦合到噪聲，則會使得天線在垂直方向噪聲增大。事實也證明此產(chǎn)品是電源線成為輻射發(fā)射天線。在此介紹二種

4、方法以供使用，對于低頻的噪聲(小于200MHz)可以用數(shù)個Core夾上，看噪聲是否降低，如果噪聲降低則表示噪聲是由電源線所輻射出來，對于高頻的噪聲(大于200MHz)則可將電源線位置改變或左右搖動，看噪聲是否有變大或變小，如果噪聲會隨線的位置而改變，那么便表示噪聲是由電源線所輻射出來二 最大角度判讀技巧在 測試時，除了天線要測試水平與垂直二個極化EMI360方向外，待測物的桌子并且要旋轉(zhuǎn) 度，記錄最大的噪聲讀值，因此當(dāng)發(fā)現(xiàn)噪聲無法符合時，除了先判斷水平和垂直噪聲的差異外，其次是要將待測物旋轉(zhuǎn)到最大的噪聲位置，由于電子產(chǎn)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

5、輻射的來源，通常要分析這位置附近的組件、導(dǎo)線及屏蔽效果，如此則較容易鎖定范圍，再仔細(xì)分析問題。實列待測物正面對向接收天線待測物側(cè)面對向接收天線兩張圖是待測物面對接收天線不同的角度，由于角度的不同，很明顯地噪聲的強(qiáng)度也有很大的差別。比較上兩圖，由于待測物面對天線的位置不同，則噪聲強(qiáng)度明顯的不同，這也說明了噪聲源是在產(chǎn)品的某一部份，亦即靠近天線最大時的位置部份必須仔細(xì)分析診斷?？赡軙龅讲还茏雷邮寝D(zhuǎn)在那一個角度，噪聲強(qiáng)度皆是一樣高，如果碰到這種產(chǎn)品，一般而言是較難處理的，因為待測物的每一個方向噪聲皆一樣強(qiáng)，表示此噪聲源已將機(jī)器內(nèi)的每一部份皆感染，處理這一EMI類機(jī)器的 問題，通常要花一些時間，有時

6、則要使用金屬彈片、銅箔或噴導(dǎo)電漆來抑制噪聲。三.寬帶噪聲和窄帶噪聲寬帶噪聲：一個連續(xù)的頻譜和包絡(luò)超過限值窄帶噪聲：某一個點(diǎn)或者某幾個點(diǎn)超標(biāo)，包絡(luò)寬度窄一般從這幾個方面入手：寬帶噪聲：通常是電源或地噪聲輻射引起。1.檢查濾波器的輸入輸出線是否靠近。濾波器效果打折扣2.帶有單獨(dú)接樁產(chǎn)品接地點(diǎn)是否合理，接地阻抗是否很小輸入線合理的接地點(diǎn)輸入線不合理的接地點(diǎn)3.機(jī)殼屏蔽 如果是金屬外殼，檢查各金屬外殼之間是否接觸良好? 金屬外殼是否有油漆或者陽極處理？ 固定螺釘是否生銹或者有油漆或加防滑膠？ 外殼縫隙是否填充導(dǎo)電泡棉？ 散熱孔縫開孔半徑：4.如果是塑料外殼，處理的方法比較少。一般在外殼內(nèi)部噴導(dǎo)電漆，并

7、在上下殼之間加導(dǎo)電泡棉。各個線纜換成屏蔽電纜。 窄帶噪聲：通常由晶振或時鐘信號輻射引起計算每一支等距噪聲差為14MHz，此表示出有一個14MHz的Clock信號所造成，或者是經(jīng)過除頻后有14MHz的信號產(chǎn)生。由于在電路板上往往會使用數(shù)個不同頻率的Crystal，以致有時無法判斷是那一個 Crystal 所造成，利用這個方法有時可以很快的確定是那一個Crystal造成，然后再做對策，如此可省除逐一拆除 Crystal判斷，或者在電路板上逐一割線判斷有源晶振的處理方法無源晶振的處理方法四.排除法 在RE（輻射）項目中，80%以上的輻射超標(biāo)都是線纜帶出來的。因為線纜是一個良好的發(fā)射天線。比如電腦，有

8、電源線，耳機(jī)線，USB數(shù)據(jù)線，視頻線，網(wǎng)線，可以拔掉線纜一一排除?；蛘呒觕ore或改變長度觀察測試結(jié)果和以前的差異。定位到源頭后再做適當(dāng)?shù)奶幚?如果設(shè)備是一個系統(tǒng)產(chǎn)品，有很多部件組成?？梢灾鹨魂P(guān)掉個部件對比和之前測試結(jié)果的差異。輻射小結(jié)輻射整改是EMC項目中整改難度最高的。整改措施只是亡羊補(bǔ)牢，效果并不明顯，有的產(chǎn)品甚至是不治之癥。要想順利的通過RE測試，建議各企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計之處就要考慮EMC性能。比如PCB分層合理性，噪聲源的回路面積，地平面的完整性，結(jié)構(gòu)線纜的布局，端口的濾波等等都與輻射息息相關(guān)。好的EMC性能是設(shè)計出來的，不是整改出來的。CE（傳導(dǎo)輻射）整改關(guān)于傳導(dǎo)整改，大家要明白傳導(dǎo)測

9、試是端口模型。既然是端口的，如果阻止干擾信號流過端口或者增加阻抗使流過端口的干擾電流減小。所以把濾波電路設(shè)計好了，能解決大多數(shù)的傳導(dǎo)問題。注意：大功率設(shè)備和直流輸入設(shè)備由于輸入電流大，普通濾波器的電感很容易飽和。導(dǎo)致沒有濾波效果。必要時可使用一種特殊磁環(huán)，如納米晶磁環(huán)等。實際案例 1MHZ以內(nèi)以差模干擾為主,增大X電容可解決 1MHZ5MHZ差模共?；旌?加大X電容或者共模電感感量。 5M以上以共摸干擾為主,采用抑制共摸的方法.加大電感量。對于外殼接地的,在地線上用一個磁環(huán)繞2圈會對10MHZ以上干擾有較大的衰減。 對于2530MHZ，可以采用變壓器屏蔽，MOS管加磁珠等，多級濾波器串聯(lián)，加大

10、Y電容。不建議加大電感量。ESD（靜電放電）的整改ESD分為接觸放電，空氣放電 接觸放電特點(diǎn)：相同電壓下放電電流相對空氣放電大，易造成破壞性的損害。 空氣放電特點(diǎn)：伴隨電磁場輻射，容易造成數(shù)據(jù)通信，顯示等錯誤，重啟后一般恢復(fù)正常。接觸放電的整改方法：核心思想:疏1.短接法：每個電流都有回路，靜電放電也一樣。讓放電電流通過低阻抗的“泄”到大地，通過PCB大面積鋪地、電容等手段，避免或減少ESD的影響。讓低阻抗的放電路徑短路敏感部件。放電點(diǎn)顯示屏水平耦合板放電點(diǎn)顯示屏水平耦合板2.濾波法靜電也是一個高頻脈沖，可以用LC低通濾波器來保護(hù)所需要的器件。3.限流法主要用在IC信號腳，在高輸入阻抗信號腳上

11、串電阻，具體電阻值視具體信號定。4.鉗位法用TVS管將靜電能量鉗位在被保護(hù)器件前。通常這是最后一招，因為TVS管成本相對較高。通常設(shè)計時候預(yù)留TVS管位置，不一定要加上?？諝夥烹姷恼乃悸罚?.堵。不讓放電 PCB和電子元器件離外殼至少3mm以上。 外殼上下殼咬合深度至少2mm以上 用絕緣膠帶堵住放電點(diǎn)和被放電的元器件 用塑料面板蓋住顯示板 和按鍵。2.疏。方法和接觸放電類似3.屏蔽。由于空氣放電還伴隨電磁場輻射，可以用金屬材料屏蔽敏感元器件。IC腳不能有懸空腳和懸空導(dǎo)線，一般上拉或下拉處理。因為懸空的IC腳是靜電輻射一個良好的接受天線。EFT整改EFT既有傳導(dǎo)成分也有輻射成分，當(dāng)受試線纜（包

12、括其內(nèi)部線纜）比較短基本上只有傳導(dǎo)干擾。反之就有輻射干擾。依經(jīng)驗一般傳導(dǎo)成分大于輻射成分。只要處理好端口濾波，大部分EFT問題可以解決。EFT頻譜能量主要70MHZ以下，可以根據(jù)其頻譜特性采取合適的濾波措施。EFT整改常用對策：1.受試端口增加脈沖群抑制器，脈沖群抑制器濾波帶寬要比普通EMI濾波器要寬。2.增加接地樁接口，且接口位置和電源線入口位置在同一側(cè)面，接地阻抗要盡量小。由于EFT會對電源線地線施加干擾，即EFT的PE模式。增加接地樁可使EFT干擾信號從接地樁流向參考接地板。此方法尤其是針對PE模式有很好的效果。注意：接地樁的設(shè)計要符合GB9706.1的要求。3.分析受干擾具體部位，然后對其進(jìn)行濾波防護(hù)處理。比如可以確定是采樣信號受干擾，可以在采樣信號上并一個電容。（電容大小以不影響信號質(zhì)量為前提）4.對于塑料外殼的設(shè)