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4.EMC整改案案例解析及分析(静电辐射发射)。

时间:2024-06-04 03:30:16

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4.EMC整改案案例解析及分析(静电辐射发射)。

一:静电

静电是生活中常见的问题,设备在进行EMC设计时候,静电放电是不能缺少的项目,静电问题直接影响到设备的使用。

减轻静电放电现象影响的一些常用方法包括:

1.绝缘 2.正确接地 3.抑制/过滤 4.电隔离 5.固件 6.绝缘

下面就一个设备的问题进行分析,基本概况

设备类型:手持设备 设备领域:工业用品 外壳类型:塑料 放电点:外部充电口,外部通讯口,外部连接口。

问题点:放电后设备出现死机、花屏等显现象。

问题分析:设备出现花屏和死机现象可能是由于静电引起的电路复位和异常保护。花屏一般当设备固定刷新且flash和单片机无死机情况下是可以恢复的,这种在EMC静电实验是允许的,当不可恢复的时候需考虑设备的内部电路是否出现了异常,或者局部闩锁的现象。

死机问题就复杂了,手持设备牵扯到电池,供电电路,内部软件控制等,当静电导致关机可以重启,说明硬件电路没有受到损伤,后续可以进行排除法,排除硬件闩锁和防护问题后,可对敏感信号进行查询,因为静电会导致地电平异常,对于地参考电平敏感的部分控制信号需特别关注,千万注意电路中软件防抖的设计。这是嵌入式工程师不可或缺的。

问题解决:死机问题系电路中的敏感信号触发,导致关机现象。对于常见的USB,LAN口等已经有了完备的防护电路,可以从ADI,TI等获取成熟的防护方案。

二:辐射发射

射发射主要测试设备在正常工作时自身对外界的辐射干扰强度,按照在客户端的典型安装要求对受试设备进行布置,线材要遵从规格书规定的长度和型号;除了36.201.1a规定的设备外,其他设备和系统应根据GB4824(工业、科学和医疗(ISM)射频设备骚扰特性限值和测量方法)进行分组、分类和测试。当高频信号如时钟,高速信号线等通讯时候,由于寄生电容,寄生电感等参数,很容易产生谐波等,白盒显示状态的设备的上升和下降沿时间过长,震荡,过冲和下冲等,都是EMI产生的主要源头,还有开关电源在开关切换过程中产生的问题。

屏蔽?如何屏蔽?

λ = ut f =1/T f =500MHZ T = 1/f λ = ut = 300*10^8 *T = 0.6m r<1/4λ r = 15cm时候,才能阻挡传播。所以当设备的EMI严重时候,可以根据需求进行屏蔽,或者使用品屏蔽材料进行屏蔽。对于PCB设计中板子边缘保持20H的原则,减少电路板对外的辐射发射,可以采用金属包边,地包天设计减少EMI的影响。

吸收?如何吸收?

现阶段市面上有很多成熟的高磁导率的吸波材料,可以对不同频段的有所减少,但是受到温度和实际应用的限制,可以在消费品中常见,但是在

问题分析:设备辐射发射超标B级别,A级别符合。由于设备是手持产品,无可靠接地,设备内部有高频信号线,如果信号完整性不好,那么高频信号很容易产生高次谐波,谐波分量成比例增加,是引起指标超标的主要问题,所以抑制信号中的高频分量非常重要,设备内部特别是显示屏接地和显示屏时钟信号线是问题多发点,需要在结构和电路设计中充分考虑电流回路面积尽可能小和接地良好性,对应对静电放电也有很大帮助。对于部分设备还可以使用导电泡棉减端接地回路,进而减少设备的EMI影响。

下图是一个参考值。一般情况下在高频时候的辐射发射幅值一般都是倍数关系,如250MHZ 500MHZ 750MHZ 等。可以根据频点检查设备那块存在此频点的基频,当确定基频信号时候进行白盒复测使用示波器进行测试,进而使用频谱分析功能进行进一步评估,对于设备全的公司可使用近场探测仪器进行测试。

问题解决:时钟线增加磁珠,可以将匹配电阻更换为磁珠测试,增加液晶接地的可靠性。问题解决,达到B级别测试需求。

补充:

对于台式带接地的设备,进行发射发射整改时候,特别注意液晶接地和液晶排线的处理,设备内部接地保证低阻抗,对特殊对外的端口,如网口和usb需在PCB设计中做处理,一般情况下外部通讯地和内部电路板的地式隔离的,通过电容或者电阻进行单点连接,如下,两个隔离地通过隔离变压器处的电容或者电阻进行连接,根据实际情况,一般就放电容即可。

液晶上的始终信号和其他通讯信号,在高频情况下,通过液晶排线和连接器,由于液晶排线和连接器上的等效电感和回路阻抗较大,对原有的信号造成干扰,高频信号极易容易产生谐波分量。造成辐射发射的超标。一般液晶组件后面都有接地屏蔽面,需进行有效的接地。在涉及软排线时候最好加一层地平面。

三:辐射抗扰--待补充

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