電磁兼容之（zhī）測試故障，你（nǐ）知道（dào）哪些？

什麽是（shì）電磁兼容之測試故障?有什麽解決辦法?對於（yú）從事EMC的工程師，在日常工作中經常會遇到瓶頸（jǐng），而解決這樣的（de）問（wèn）題需要很多時（shí）間和精力。比如說，EMC測試包括（kuò）兩大方麵內容：對（duì）其向外界發送的電磁騷擾強度進行測試，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（rǎo）強度的電磁環境條件（jiàn）下（xià）進行敏感度測（cè）試，以便確認是否符合有關標準規定（dìng）的抗擾度要求。對於從事單片機應用係（xì）統設計的工程技術人員來說，掌握一定的EMC測試技術是十分必要（yào）的（de）。

1、EMC測試

(1)測試環境

為了保（bǎo）證測試結果的準確和（hé）可靠性，電（diàn）磁兼容性測量對測試環境有（yǒu）較高的要求，測量場地有室外開闊場地、屏蔽室或電波暗室等。

(2)測試（shì）設備

電磁兼容測量設（shè）備（bèi）分為兩類：一類是電磁幹擾測量設備（bèi），設備接上（shàng）適當的傳感器，就（jiù）可以進行電磁幹擾的測量;另一類是在電磁（cí）敏感度測量，設備模（mó）擬（nǐ）不同幹擾源，通過適當的（de）耦合/去耦網絡、傳感器或天線，施（shī）加（jiā）於各類被測設備，用作敏感（gǎn）度或幹擾度測量。

(3)測量（liàng）方法

電磁兼容性測試依（yī）據（jù）標準的不同，有許（xǔ）多種（zhǒng）測量方法，但歸納起來可分為（wéi）4類;傳導發射測試、輻射發射測試、傳導敏感度(抗擾度)測試和輻射敏感度(抗擾度)測試。

(4)測（cè）試準（zhǔn）備

①試（shì）驗場地條（tiáo）件：EMC測試實驗室為電波半暗室和屏蔽室。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（dǎo）敏感度測試。

②環境電平要求：傳（chuán）導和輻射的電磁環（huán）境電平最好遠（yuǎn）低於標準規定的極限值，一般（bān）使環境電（diàn）平至少低於極限（xiàn）值6dB。

③試驗（yàn）桌。

④測量設備和被測設備的隔離。

⑤敏（mǐn）感性（xìng）判別準（zhǔn）則：一般由被測方提供，並實（shí）話監視（shì）和判別，以測量和觀察的方（fāng）式確定性能降低的程度。

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

(5)測試種類

傳導發射（shè）測（cè）試、輻射發送測（cè）試、傳導抗擾度測試、輻射抗擾度測試。

(6)常用（yòng）測量儀

電磁幹擾(EMI)和（hé）電磁（cí）敏感度(EMS)測（cè）試，需要（yào）用到許多電子（zǐ）儀器，如（rú）頻譜分析儀、電（diàn）磁場幹擾測量儀、信號源、功能放大器、示波器等（děng）。由於EMC測試 頻率很寬(20Hz～40GHz)、幅度很大(μV級至（zhì）kW級)、模式很多(FM、AM等)、姿態很多（duō）(平放、斜放等)，因此正確地使用電子儀器非（fēi）常（cháng）重（chóng） 要。測量電（diàn）磁幹擾的合適儀器是頻譜（pǔ）分析儀。頻譜分析儀是一種將電壓幅度隨頻率變化的規律顯示出來的儀器（qì），它顯示的波形稱為頻譜。頻（pín）譜分析儀克服了示波器在 測量電磁幹（gàn）擾（rǎo）中的缺（quē）點（diǎn），能夠精確測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（de）各個頻譜分量。

在解決電磁幹擾問題時，最重要的一個問題（tí）是判斷（duàn）幹擾的來源。隻有準確將幹擾源定位後，才能夠提（tí）出解決（jué）幹擾的措（cuò）施。根據信號的（de）頻率來確定幹擾源泉是最（zuì）.簡.單.的方法，因為在信號的所有特征中，頻率特征是（shì）最.穩.定.的，並（bìng）且電路設計人（rén）員往往對電路（lù）中各個部位的信號頻率都（dōu）十分清（qīng）楚。因此，隻要知道了幹擾信號的頻率，就能（néng） 夠推測出幹（gàn）擾是哪（nǎ）個部（bù）位產生的。對於電磁幹擾信號，由於其幅度往往遠（yuǎn）小於正常工作信號，用頻譜分析儀做這種測量是十分簡單（dān）的。由於頻（pín）譜分析儀的中頻帶寬較 窄，因此（cǐ）能（néng）夠（gòu）將與幹擾信號頻率不同的信號濾除掉，精確地測（cè）量出（chū）幹擾信號頻率，從而判斷產（chǎn）生幹擾信號的電路。

2、電磁兼容故障排除技術

(1)傳導型問題的解決

①通過串聯一個高阻抗來減少EMI電流。

②通過並聯一個低阻抗將EMI電流短路到地或引到（dào）其它回（huí）路導體。

③通過電流隔離裝置切（qiē）斷EMI電流。

④通過（guò）其（qí）自身作用來抑製EMI電流。

(2)電磁兼容的容性解（jiě）決方案

一種常見的現象是不把濾波電容的（de）一（yī）側（cè）看成直（zhí）接與一個（gè）分離的阻抗相連，而看成與傳輸線相連。典型的情況是，當一（yī）條輸入輸出線的長度達到或超過1/4波長時，該傳輸線變“長"。實際可以用下式近似表示（shì）這種變化：l ≥ 55/f

式中：l單元為m，f單位為MHz。這個公式考慮了平均傳播速度，它是自由（yóu）空間理論的0.75倍。

a. 電介質材料（liào）及容差：電磁幹擾濾波使用（yòng）的大部分電容是無極性電容

b. 差模(線到線)濾波電容性電容

c. 共（gòng）模（mó）(線到地/機殼)濾波電容

共（gòng）模(CM)去耦通常使用小（xiǎo）電容(10～100nF)。小（xiǎo）電容可（kě）以將不期望的高頻電（diàn）流在其進入敏感電路之前或在其離噪聲電路較遠時就將其短（duǎn）路到機殼上去。為了得到良好（hǎo）的高頻衰減電路（lù），減小或消除寄生（shēng）電感是關鍵之所（suǒ）在。因此有必要（yào）使用超短導線，尤其（qí）希望使用無（wú）引線元器件。

(3)感性、串聯損耗電（diàn）磁兼容解決方案（àn）

就電容而（ér）言（yán），Zs和Z1如果不是純電阻的話，在（zài）計算頻率時，要使用它們的實際值（zhí）。電容器串（chuàn）聯在電源或信號電路時，必須滿足：

①流過的工（gōng）作電流不應該引起電感過熱或過大（dà）的有（yǒu）過（guò）之而無不及降;

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

解決方案有以下幾種：

磁芯材料;

鐵氧體和加載鐵氧體的電纜（lǎn）;

電感、差（chà）模和共（gòng）模;

接地扼流圈;

組合式電感電容元件。

(4)輻（fú）射型問（wèn）題的解決

在很多情況下，輻射電磁幹擾問題可能在傳導階（jiē）段產生並被排除，還有些解決方案是可以抑製幹擾裝置在輻射傳輸通道（dào）上，就像場屏蔽那樣工作。根據屏蔽理論，這種屏蔽的效果主要取決於（yú）電磁幹擾源（yuán）的頻率（lǜ）、與屏蔽裝置之間的距離以及電磁幹擾場的特性——電場、磁場或者平麵波。

①導體帶。使用（yòng）銅或鋁帶要吧（ba）簡（jiǎn）單快速地建立一種直接（jiē）的屏蔽和低阻連連接或總線。它（tā）們對於臨時的解決方案（àn）和相對永.久.的解決方案來說是很（hěn）方便的。厚度（dù）在0.035～0.1mm之（zhī）間，並且背（bèi）麵帶有導電黏合劑以便安裝。如果使用（yòng）銅導電帶，其通過電阻（zǔ）約 20mΩ/cm2。應用場合：電氣屏蔽罩;發（fā）生故障時泄露點定位;作為一個應急的解決方案，將塑料（liào）連接器變成金（jīn）屬的、屏蔽普通的扁平電纜等。

②網狀屏蔽帶（dài）和拉鏈式外套。塗錫的鋼網帶（dài）：主要用來安裝在一個已經裝配好的電費護套上作為（wéi）一種易安裝的繃帶型的屏蔽罩（zhào）。為了降低電費的（de）磁場輻射或敏感問題（tí），鋼網帶是一種有效的解決方（fāng）案。

拉鏈式屏蔽外套：當有明（míng）顯跡（jì）象表明電費是主要的引起EMI耦合的原因時使用。

③EMI密封（fēng）墊。應用場合：當（dāng）下述條件存在，並且需要真正的SE時，EMI密封墊是最.常.用.的解（jiě）決（jué）輻射問題、敏感問（wèn）題（tí）、ESD、電磁脈衝和TEMPEST問題（tí）的方（fāng）法。

已經把機箱泄漏確認為主要的輻（fú）射路徑（jìng）。

齧合（hé）麵不夠（gòu）光滑、平整或不夠硬、本身無法提供良好的連接接觸（chù）。

④窗口和通（tōng）風板的EMI屏蔽（bì）：適合對孔徑的屏蔽。

平麵波的大概模型（xíng）是：SE≈104(-20-lgl)-20lgf

式中，SE單位為dB;l為網格或網孔的尺寸，單位為mm;f單位為MHz。當然，隨著頻率的下降，網孔的屏蔽效率SE的上限受限於金屬本身。在近區場，對H場的屏蔽，其屏蔽（bì）功（gōng）率SHE不受頻率的影響，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（jù）離，l為網孔尺寸，兩者單位均為mm.

⑤導電塗料：應用於在係統的塑料外殼建立EMI屏蔽罩、發送（sòng）現有普通的或惡化的導電表麵的屏蔽效能SE、防（fáng）止ESD或靜電（diàn）積累現象、增大結合麵或密封墊片的接觸麵積。

⑥導電箔：鋁是一種良導體，在10MHz以下沒（méi）有吸收損耗，但它對於電場的任何（hé）頻率都有（yǒu）較好的反射損耗。應用（yòng）場合請參閱有關資料。

⑦導（dǎo）電布：可應用於任何100kHz到GHz級頻率範圍需要達到30～30dB衰（shuāi）減的立體屏蔽場合中。

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之間，用於擬製電能傳（chuán）輸中寄（jì）生的電磁幹擾，對提高設備的（de）可（kě）靠性有重要作用。濾波器允許一些頻率通過，而對其它頻（pín）率的成份加以擬製。根據（jù）幹擾（rǎo）源的特性、頻（pín）率範圍、電壓和阻抗等參（cān）數及負載特性的要求，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)或模擬隔離式變（biàn）壓器與（yǔ）交（jiāo）流電源中使用的隔離變壓器與交流（liú）電源中使用的隔離變壓器的原理（lǐ）相同，但傳輸（shū）頻帶卻*不（bú）同，有（yǒu）用信號 處理對變壓器的一些性能要求(例如失真、3dB帶寬、損耗、對稱性（xìng）、阻抗、脈衝延時等)非常嚴格。這種變壓器屬於寬帶設備，最高頻率與最（zuì）.低（dī）.頻率的比值 fMAX/fMIN達到數十倍。通過在發送端或接（jiē）收端切斷共模地環路，隔（gé）離變壓器在不改變差模信號的同時擬製共模噪聲。由於共模電壓是加在變（biàn）壓器一次（cì）側、 二次側的兩邊，這種隔離器必須具有較高的擊（jī）穿電壓：典型值為1.5kV，某些場（chǎng）合則高達10kV。

信號變壓器的主要優點是它（tā）的簡（jiǎn）單、耐用、持久和線性，而且價格適中。當（dāng）頻率增加（jiā）時，其（qí）電磁兼容性能下降。

應用場合（hé）：

當需要環路隔離時，其頻率（lǜ）範圍從直流到幾十MHz;

在低噪聲和低失真條（tiáo）件（jiàn）下傳輸模擬小信號(≤10mV)時，信號線上可能存（cún）在幾V至幾kV的共模電壓;

在晶閘（zhá）管應用電路中，將觸發器驅動電路與共（gòng）模電壓隔離;

作為一個現場解決方案，可用來切斷一個地環路和搭建一個平衡連接或（huò）非平衡連接傳輸線路（lù）。

3.3 電源隔離變壓器、電源穩壓器和（hé）不間斷電源

(1)電源隔離變壓器（qì）

普通的隔離變壓器可（kě）以在低（dī）頻範圍切斷主電源線的接地環路（lù）。當頻率（lǜ）升高時，電氣隔離由於一次側間寄存電容C1-2的存在而下降。為了減少寄生電容的影響，可以使用（yòng）落係、螺旋狀、分（fèn）立式的一次和二次繞組，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（lǚ）箔或銅箔，並使之不與線圈接觸以免形成短路。法拉（lā）第屏蔽或靜電屏蔽層接地。應用範圍如（rú）下：

應用於入室（shì）電源或電（diàn）源（yuán）分配箱上，作為簡（jiǎn）單1：1的隔離變壓器，隔離50/60Hz的地環路;

在同一係統中的某一部（bù）分重新產（chǎn）生（shēng）對地保持中性的（de）交流電源，與（yǔ）總電源分配點保持電（diàn）氣隔離;

應用於當係統中存在很大的對地漏電電流時，防（fáng）止過渡頻繁觸發係統中的接地（dì）故（gù）障檢（jiǎn）測器;

可（kě）以與電源線濾波（bō）器結合使用，電源線（xiàn）濾波器的衰減特性僅開始於幾十或（huò）幾百kHz以上。

3.4 暫態（tài）抑製器

變阻器和固態（tài）變阻（zǔ）器(transzorbs)是具有非線性V-I特性曲線的元件，可（kě）以作為穩（wěn）壓元件。當電壓通過該器件後（hòu）就被箝位在等於或大於擊穿電壓（yā）VBR的電壓值上。該器件的響應速度快，但在處理的能量值上有一定限（xiàn）製。

3.5 搭接（jiē）、接地連續性和減少RF阻（zǔ）抗器件

①接地（dì）編織（zhī）層或金屬（shǔ）帶寬（kuān）而扁的導線比同樣橫截而積的圓導線具有較小的電感。作為（wéi）優先的選擇參考，可（kě）以使用（yòng）：扁（biǎn）平金屬帶（dài）;帶有扁平接地端子的扁平編織層;圓形（xíng）、多股絞線的跳線。

②印製電路（lù）板(PCB)接地墊片。為了建立一（yī）個更直接的低阻擾電磁幹擾電流接收器，需要使用接地墊片。通常在樹脂型墊片中間有一個（gè）彈簧夾，用以在一邊的 OV銅板上和加一邊PCB的安裝（zhuāng）底盤上提供較強的可靠壓（yā）力。由於彈簧是銅錫材料製成的，電氣接（jiē）觸性能（néng）良（liáng）好，接觸電阻為mΩ數量級。

③金屬電費（fèi）線槽及其肥共的金屬編織層。金屬電纜托架、公共導線和金屬（shǔ）編（biān）織層的作用是（shì）傳輸幾個（gè）相互連接的設（shè）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（jiān）的共模短（duǎn）路通道，但實際上除了（le）直流或（huò）交流50/60Hz，這種方法（fǎ）不能應（yīng）用於較長的距離;可用（yòng）於計算（suàn）機室、工廠車（chē）間或其它有（yǒu）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費或裝入管道。

④地阻抗減小，墊高的金屬底板接地襯墊（diàn）。為了減少傳導瞬態幹擾的輸（shū）入（rù）和周（zhōu）圍環境射頻場（chǎng）對係統的影響，可以通過設置室內參考接地板或（huò）接地網絡加以改（gǎi）善（shàn）。通過（guò） 這種方法，可以很容易地在高達幾百MHz的頻（pín）率上達到20dB的改善（shàn），也可以減少在同（tóng）一個房間裏（lǐ）的不同設備之間的地電位偏差。

另一種技術：在室內，建（jiàn）議安裝抬高（gāo）的金屬底板(RMF)，利用地磚的筋條作為接地參考（kǎo）柵格;把把（bǎ）塑料減震墊（diàn）片換成導電減震（zhèn）墊片，就可以建立很好的、持久的電（diàn）氣連接。

⑤臨時接地板。這種後各（gè）解決方案最初是（shì）IBM公司的安裝規劃工程師們使用的，即安裝（zhuāng）一塊銅板（bǎn）或電鍍鋼（gāng）板。對（duì）於那些沒有（yǒu）“實際地"的場合，由於臨時接地板與 建築特結構（gòu）之間有較大的電容(300～1000pF)，這給電磁幹擾濾波器、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（shōu）裝置。在高頻（pín）端，這種 虛地比（bǐ）長（zhǎng）的、綠的或黃綠的接地導線更有效（xiào）。

4、結語

在實際（jì）EMC測試應用中除了通過標準資格實驗室的鑒定測（cè）試以外，還有兩種可（kě）行的方法（fǎ）也是被業界所認可的：TCF和Self Ceritification(自檢（jiǎn）證明)。抗幹擾（rǎo）能（néng）力測試（shì）是十分實用的測試項（xiàng）目（mù）。實現電磁兼容的最好辦法是，將所有的數字（zì）及模擬電路均視為（wéi）對高頻信號響 應的電路，用高頻設計方法來處理電費屏（píng）蔽、PCB布線和共模濾波。

采用（yòng）整（zhěng）塊地平麵和電（diàn）源（yuán）麵也很重要（yào），對（duì）模擬電路也該如此，這樣做（zuò）有利於限製高頻（pín）共模環環。大多數瞬態幹擾均屬高（gāo）頻，並產生很強的輻射能量。以上就（jiù）是電磁兼容之測試故（gù）障的一些解決辦法，希（xī）望能給大家幫助。