前面有一部分專題涉及到了一些EMC測試整改的基礎(chǔ),本文主要整理了在實(shí)際產(chǎn)品生產(chǎn)測試的時(shí)候如何做到面面俱到,讓大家明白EMC測試前要做哪些工作?EMC測試整改過程需要具備啥條件?EMC測試完事兒了如何進(jìn)行PCB改版等。另外文章涉及到的產(chǎn)品生產(chǎn)線上的流程,對工程師精進(jìn)生產(chǎn)知識有些幫助。
一、EMC整改測試之前的準(zhǔn)備工作
1、溫升測試,45℃烤箱環(huán)境,輸入90,264時(shí)變壓器磁芯,線包不超過110℃,PCB在130℃以內(nèi)。其他的元器件具體值參考下安規(guī)要求,溫度最難整的一般都是變壓器。
2、絕緣耐壓測試DC500V,阻值大于100MΩ,初次級打AC3000V時(shí)間60S,小于10mA,產(chǎn)線量產(chǎn)可以打AC3600V,6S。建議采用直流電壓DC4242打耐壓。耐壓電流設(shè)置10mA,測試過程中測試儀器報(bào)警,要檢查初次級距離,初級到外殼,次級到外殼距離,能把測試室拉上窗簾更好,能快速找到放電的位置的電火花。
3、對地阻抗,一般要小于0.1Ω,測試條件電流40A。
4、ESD一般要求接觸4K,空氣8K,有個電阻電容模型問題。一般會把等級提高了打,打到最高的接觸8K,空氣15K。打ESD時(shí),共模電感底下有放電針的話,放電針會放電。電源的ESD還會在散熱器與不同元器件之間打火,一般是距離問題和PCB的layout問題。打ESD打到15K把電源打壞就知道自己做的電源能抗多大的電壓,做安規(guī)認(rèn)證時(shí),心里有底。如果客戶有要求更高的電壓也知道怎么處理。參考EN61000-4-2。
5、EFT這個沒有出現(xiàn)過問題2KV。參考EN61000-4-4。
6、雷擊,差模1K,共模2K,采用壓敏14D471,有輸入大電解,走線沒有大問題基本PASS。碰到過雷擊不過的情況,小功率5W,10W的打掛了,采用能抗雷擊的電解電容。單極PFC做反激打掛了MOSFET,在輸入橋堆后加入二極管與電解電容串聯(lián),電容吸收能量。LED電源打2K與4K的情況,4KV就要采用壓敏電阻+GDT的形式。參考EN61000-4-5。
EFT,ESD,SURGE有A,B,C等級。一般要A等級:干擾對電源無影響。
7、低溫起機(jī)。一般便宜的電源,溫度范圍是0-45℃,貴的,工業(yè)類,或者LED什么的有要求-40℃-60℃,甚至到85℃。-40℃的時(shí)候輸入NTC增大了N倍,輸入電解電容明顯不夠用了,ESR很大,還有PFC如果用500V的MOSFET也是有點(diǎn)危險(xiǎn)的(低溫時(shí)MOSFET的耐壓值變低)。之前碰到過90V輸入的時(shí)候輸出電壓跳,或者是LED閃幾次才正常起來。增加輸入電容容量,改小NTC,增加VCC電容,軟啟動時(shí)間加長,初級限流(輸入容量不夠,導(dǎo)致電壓很低,電流很大,觸發(fā)保護(hù))從1.2倍放大到1.5倍,IC的VCC繞組增加2T輔助電壓抬高;查找保護(hù)線路是否太極限,低溫被觸發(fā)(如PFC過壓易被觸發(fā))。
基本性能和安規(guī)基本問題解決掉,剩下個傳導(dǎo)和輻射問題。這個時(shí)候可以跟客戶談后續(xù)價(jià)格,自己優(yōu)化下線路。 跟安規(guī)工程師確認(rèn)安規(guī)問題,跟產(chǎn)線的工程師確認(rèn)后續(xù)PCB上元器件是否需要做位置的更改,產(chǎn)線是否方便操作等問題?;蛘哂写駻I,過回流焊波峰焊的問題,及時(shí)對元器件調(diào)整。
二、傳導(dǎo)、輻射整改建議
傳導(dǎo)整改細(xì)節(jié)
1、傳導(dǎo)和輻射測試大家看得比較多,論壇里面也講的多,實(shí)際上這個是個砸錢的事情。砸錢砸多了,自然就會了,整改也就快了。能改的地方就那么幾個。1、這個里面看不見的,特別重要的就算是PCB了,有厲害的可以找到PCB上的線,割斷,換個走線方式就可以搞掉3個dB,余量就有了。
2、一般看到筆記本電源適配器,接電腦的部分就有個很丑的砣,這個就是個EMI濾波器,從適配器出線的部分到筆記本電腦這么長的距離,可以看成是1條天線,增加一個濾波器,就可以濾除損耗。所以一般開關(guān)電源的輸出端有一個濾波電感,效果也是一樣的。
3、輸入濾波電感,功率小的,UU型很好用,功率大的基本用環(huán)型和ET型。公司有傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室或者傳導(dǎo)儀器的倒是可以有想法了就去折騰下。要是要去第三方實(shí)驗(yàn)室的就比較痛苦了,光整改材料都要帶一堆。濾波電感用高導(dǎo)的10K材料比較好,對傳導(dǎo)輻射抑制效果都不錯,如果傳導(dǎo)差的話,可以改12K,15K的,輻射差的話可以改5K,7K的材質(zhì)。
4、輸入X電容,能用小就用小,主要是占地方。這個要配合濾波電感調(diào)整的。
5、Y電容,初次級沒有裝Y電容,或者Y電容很小的話一般從150K-30M都是飄的,或者飛出限值了的,裝個471-222就差不多了。Y電容的接法直接影響傳導(dǎo)與輻射的測試數(shù)據(jù),一般為初級地接次級的地,也有初級高壓,接次級地,或者放2個Y電容初級高壓和初級地都接次級的地,沒有調(diào)好之前誰也說不準(zhǔn)的。Y電容上串磁珠,對10MHz以上有效果,但也不全是。每個人調(diào)試傳導(dǎo)輻射的方法和方式都有差異機(jī)種也不同,問題也不同,所以也許我的方法只適合我自己用。無Y方案大部分是靠改變變壓器來做的,而且功率不好做大。
6、MOSFET吸收,DS直接頂多能接個221,要不溫度就太高了,一般47pF,100pF。RCD吸收,可以在C上串個10-47Ω電阻吸收尖峰。還可以在D上串10-100Ω的電阻,MOSFET的驅(qū)動電阻也可以改為100Ω以內(nèi)。
7、輸出二極管的吸收,一般采用RC吸收足夠了。
8、變壓器,變壓器有銅箔屏蔽和線屏蔽,銅箔屏蔽對傳導(dǎo)效果好,線屏蔽對輻射效果好。至于初包次,次包初,還有些其他的繞法都是為了好過傳導(dǎo)輻射。
9、對于PFC做反激電源的,輸入部分還需要增加差模電感。一般用棒形電感,或者鐵粉芯的黃白環(huán)做。
10、整改傳導(dǎo)的時(shí)候在10-30MHz部分盡量壓低到有15-20dB余量,那樣輻射比較好整改。
開關(guān)頻率一般在65KHz,看傳導(dǎo)的時(shí)候可以看到65K的倍頻位置,一般都有很高的值。
總之:傳導(dǎo)的現(xiàn)象可以看成是功率器件的開關(guān)引起的振蕩在輸入線上被放大了顯示出來,避免振蕩信號出去就要避免高頻振蕩,或者把高頻振蕩吸收掉,損耗掉,以至于顯示出來的時(shí)候不超標(biāo)。
輻射整改細(xì)節(jié)
1、PCB的走線按照布線規(guī)則來做即可。當(dāng)PCB有空間的時(shí)候可以放2個Y電容的位置:初級大電容的+到次級地;初級大電容-到次級地,整改輻射的時(shí)候可以調(diào)整。
2、對于2芯輸入的,Y電容除了上述接法還可以在L,N輸入端,保險(xiǎn)絲之后接成Y型,再接次級的地,3芯輸入時(shí),Y電容可以從輸入輸出地接到輸入大地來測試。
3、磁珠在輻射中間很重要,以前用過的材料是K5A,K5C,磁珠的阻抗曲線與磁芯大小和尺寸有關(guān)。如圖所示,不同的磁珠對不同的頻率阻抗曲線不同。但是都是把高頻雜波損耗掉,成了熱量(30MHz-500MHz)。一般MOSFET,輸出二極管,RCD吸收的D,橋堆,Y電容都可以套磁珠來做測試。
4、輸入共模電感:如果是2級濾波,第一級的濾波電感可以考慮用0.5-5mH左右的感量,蝶形繞法,5K-10K材質(zhì)繞制,第一級對輻射壓制效果好。如果是3芯輸入,可以在輸入端進(jìn)線處用三層絕緣線在K5A等同材質(zhì)繞3-10圈,效果巨好。
5、輸出共模電感,一般采用高導(dǎo)磁芯5K-10K的材料,特殊情況輻射搞不定也可以改為K5A等同材質(zhì)。
6、MOSFET,漏極上串入磁珠,輸入電阻加大,DS直接并聯(lián)22-220pF高壓瓷片電容可以改善輻射能量,也可以換不同電流值的MOS,或者不同品牌的MOSFET測試。
7、輸出二極管,二極管上套磁珠可以改善輻射能量。二極管上的RC吸收也對輻射有影響。也可以換不同電流值來測試,或者更換品牌
8、RCD吸收,C更改容量,R改阻值,D可以用FR107,F(xiàn)R207改為慢管,但是需要注意慢管的溫度。RCD里面的C可以串小阻值電阻。
9、VCC的繞組上也有二極管,這個二極管也對輻射影響大,一般采取套磁珠,或者將二極管改為1N4007或者其他的慢管。
10、最關(guān)鍵的變壓器。能少加屏蔽就少加屏蔽,沒辦法的情況也只能改變壓器了。變壓器里面的銅箔屏蔽對輻射影響大,線屏蔽是最有效果的。一般改不動的時(shí)候才去改變壓器。
11、輻射整改時(shí)的效率。套滿磁珠的電源先做測試,PASS的情況,再逐個剪掉磁珠。
fail的情況,在輸入輸出端來套磁環(huán),判斷輻射信號是從輸入還是輸出發(fā)射出來的。
套了磁環(huán)還是fail的話,證明輻射能量是從板子上出來的。這個時(shí)候要找實(shí)驗(yàn)室的兄弟搞個探頭來測試,看看是哪個元器件輻射的能量最大,哪個原件在超出限值的頻率點(diǎn)能量最高,再對對應(yīng)的元件整改。
輻射的現(xiàn)象可以看成是功率器件在高速開關(guān)情況下,寄生參數(shù)引起的振蕩在不同的天線上發(fā)射出去,被天線接收放大了顯示出來,避免振蕩信號出去就要避免高頻振蕩,改變振蕩頻率或者把高頻振蕩吸收掉,損耗掉,以至于顯示出來值的時(shí)候不超標(biāo)。
磁珠的運(yùn)用有個需要注意的地方,套住MOSFET的時(shí)候,MOSFET最好是要打K腳,套入磁珠后點(diǎn)膠固定,如果磁珠松動,可能導(dǎo)電引起MOSFET短路。有空間的情況下盡量采用帶線磁珠。
三、PCB改版注意事項(xiàng)
傳導(dǎo)輻射整改完成后,PCB可以定型了,最好按照生產(chǎn)的工藝要求來做改善,更新一版PCB,避免生產(chǎn)時(shí)碰到問題。
1、驗(yàn)證電源的時(shí)刻到了,客戶要求,規(guī)格書。電源樣品拿給測試驗(yàn)證組做測試驗(yàn)證了。之前問題都解決了的話,驗(yàn)證組是沒問題的,到時(shí)間拿報(bào)告就可以了。
2、準(zhǔn)備小批量試產(chǎn),走流程,準(zhǔn)備物料,整理BOM與提供樣機(jī)給生產(chǎn)部同事。
3、準(zhǔn)備做認(rèn)證的材料(保險(xiǎn)絲,MOSFET等元器件)與樣機(jī)以及做認(rèn)證的關(guān)鍵元器件清單等文檔性材料。關(guān)鍵元器件清單里面的元件一般寫3個以上的供應(yīng)商。認(rèn)證號一定要對準(zhǔn),錯了的話,后續(xù)審廠會有不必要的麻煩。剩下的都是一些基本的溝通問題了。
做認(rèn)證時(shí)碰到過做認(rèn)證的時(shí)候溫升超標(biāo)了的,只能加導(dǎo)熱膠導(dǎo)出去?;蛘咛岣咝?,把傳導(dǎo)與輻射的余量放小。這種問題一般是自己做測試時(shí)余量留得太少,很難碰到的。
4、一般認(rèn)證2個月左右能拿到的。2個月的時(shí)間足夠把試產(chǎn)做好了。
5、試產(chǎn)問題:基本上都是要改大焊盤,插件的孔大小更改,絲印位置的更改等。
6、試產(chǎn)的測試按IPS和產(chǎn)線測試的規(guī)章制度完成。
碰到過裸板耐壓打不過的,原因竟然是把裸板放在綠色的靜電皮上操作;也有是麥拉片折痕處貼的膠帶磨損了。
7、輸入有大電容的電源,需要要求測試的工序里面增加一條,測試完畢給大電容放電的一個操作流程。
8、試產(chǎn)完成后開個試產(chǎn)總結(jié)會,試產(chǎn)PASS,PCB可以開模了。量產(chǎn)基本上是不會找到研發(fā)工程師了,頂多就是替代料的事宜。
9、做完一個產(chǎn)品,給自己寫點(diǎn)總結(jié)什么的,其中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),或者是有點(diǎn)失敗的地方,或者是不同IC的特點(diǎn)。項(xiàng)目做多了,自然就會了。
整個開發(fā)過程中都是一個團(tuán)隊(duì)的協(xié)作,所以很厲害的工程師,溝通能力也是很強(qiáng)的,研發(fā)一個產(chǎn)品要跟很多部門打交道,技術(shù)類的書要看,技術(shù)問題也要探討,同時(shí)溝通與禮儀方面的知識也要學(xué)習(xí),有這些前提條件,開發(fā)起來也就容易多了。