EMI發(fā)射控制包括傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射兩種,前者主要是指沿著電源線的干擾發(fā)射,后者是指電磁波的輻射發(fā)射。
解決傳導(dǎo)發(fā)射的主要方法是在電源線上安裝電磁干擾EMI濾波器,EMI濾波器的詳細(xì)設(shè)計(jì)可參考《物聯(lián)產(chǎn)品電磁兼容分析與設(shè)計(jì)》的相關(guān)章節(jié)。
解決輻射發(fā)射的主要方法是使用屏蔽機(jī)箱、屏蔽電纜、電纜濾波,盡量降低線路PCB板的電磁輻射也是設(shè)計(jì)中不可缺少的部分。
電磁兼容設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作,由于影響干擾發(fā)射的因素較多,無論多么有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)工程師也沒有把握一次通過測試。因此,干擾發(fā)射問題的診斷是不可缺少的部分。
干擾發(fā)射的要求與測量
1)對(duì)騷擾發(fā)射的限制
騷擾發(fā)射限制的目的是防止電子設(shè)備工作對(duì)其它電子設(shè)備產(chǎn)生不良的影響。從騷擾能量的發(fā)射途徑上劃分,分為傳導(dǎo)性發(fā)射和輻射性的發(fā)射兩類。傳導(dǎo)性的發(fā)射是指騷擾能量沿著電源線傳播,輻射性的發(fā)射是指騷擾能量以電磁波的形式發(fā)射。
傳導(dǎo)性的發(fā)射按照產(chǎn)生發(fā)射的機(jī)理,分為諧波發(fā)射和射頻發(fā)射兩類。諧波發(fā)射是指交流電的諧波成分的發(fā)射,一般低于2MHz,如50Hz的40次諧波為2MHz,實(shí)際上,40次諧波的幅度已經(jīng)很小了。
諧波電流對(duì)于配電系統(tǒng)十分有害,常見的危害現(xiàn)象包括變壓器過熱、跳閘、無功補(bǔ)償裝置損壞、電纜過熱-特別是中性線電流過大導(dǎo)致的電纜過熱、電能質(zhì)量降低等。因此,商業(yè)設(shè)備對(duì)于諧波的限制越來越嚴(yán)格。諧波電流主要來自于整流電路。
射頻發(fā)射是更高頻的騷擾成分,這些騷擾成分主要來自開關(guān)電源、數(shù)字脈沖電路等電路。一般在10KHz以上,最高頻率可以達(dá)到GHz。這部分發(fā)射就是通常稱為的傳導(dǎo)騷擾發(fā)射。
注意:盡管傳導(dǎo)騷擾發(fā)射會(huì)達(dá)到很高的頻率,但是大部分標(biāo)準(zhǔn)中的傳導(dǎo)騷擾發(fā)射的測試往往僅做到30MHz,在GJB151A中的CE102僅做到10MHz。這并不是我們不關(guān)注30MHz或者10MHz以上的傳導(dǎo)騷擾發(fā)射,而是因?yàn)楦哳l率的傳導(dǎo)騷擾發(fā)射必然會(huì)導(dǎo)致較強(qiáng)的輻射騷擾發(fā)射,從而導(dǎo)致輻射發(fā)射的試驗(yàn)不能通過。輻射騷擾發(fā)射的限制對(duì)這種更高頻率的傳導(dǎo)發(fā)射起到了限制作用。這個(gè)概念很重要,是因?yàn)樗崾驹谠O(shè)計(jì)一個(gè)電子產(chǎn)品時(shí),要充分考慮較高頻率的傳導(dǎo)發(fā)射,否則導(dǎo)體上傳導(dǎo)電流會(huì)導(dǎo)致輻射發(fā)射測試超標(biāo)。另一方面,它也提示我們,當(dāng)電子產(chǎn)品的輻射發(fā)射測試不通過時(shí),需要關(guān)注電源線的傳導(dǎo)發(fā)射,必要時(shí)采取有效的高頻傳導(dǎo)發(fā)射控制措施。
實(shí)際上,標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)涉及到了傳導(dǎo)發(fā)射與輻射發(fā)射之間的關(guān)系,在許多工業(yè)及消費(fèi)類產(chǎn)品的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了電源線功率發(fā)射測試。這個(gè)測試的目的是檢驗(yàn)電源線向空間輻射電磁功率的情況,實(shí)際上是對(duì)電源線的輻射進(jìn)行了限制。但是這種試驗(yàn)比輻射試驗(yàn)容易多了,重復(fù)性也更好。
注意:不要認(rèn)為軍用設(shè)備的傳導(dǎo)發(fā)射限制比工業(yè)及消費(fèi)品設(shè)備更嚴(yán)格,軍標(biāo)的CE102在幅度上并沒有商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格,但是限制的頻率更低,這是導(dǎo)致軍用設(shè)備傳導(dǎo)發(fā)射更加難以通過的原因。因?yàn)?,要抑制較低頻率的干擾需要更大參數(shù)值的電感和電容,這會(huì)導(dǎo)致濾波器的體積和重量增加,而大部分軍用設(shè)備對(duì)于濾波器的體積和重量比較敏感。
電子設(shè)備產(chǎn)生輻射騷擾發(fā)射的主要危害是對(duì)無線電通信設(shè)備產(chǎn)生干擾。通常輻射騷擾發(fā)射的限制范圍是根據(jù)特定環(huán)境中的無線通信設(shè)備的工作頻率確定的。
CISPR等商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的輻射騷擾從30MHz開始測量,也并不意味著在工業(yè)及消費(fèi)品不關(guān)注30MHz以下的輻射騷擾發(fā)射,這個(gè)頻段的輻射騷擾發(fā)射由于波長較長,很難通過設(shè)備本身輻射出來,需要借助一根較長的導(dǎo)體才能輻射,而電源線就承擔(dān)了這個(gè)角色。我們對(duì)設(shè)備的傳導(dǎo)騷擾發(fā)射進(jìn)行了限制,這就保證了不會(huì)產(chǎn)生過強(qiáng)的電磁輻射。
注意:CISPR等商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的傳導(dǎo)騷擾發(fā)射頻率在30MHz以下,正好與輻射騷擾發(fā)射的限制頻率范圍銜接上。
2)諧波電流發(fā)射測試
3)射頻傳導(dǎo)騷擾發(fā)射的測量
4)電源線功率發(fā)射測量
其測試的實(shí)質(zhì)可參考《物聯(lián)產(chǎn)品電磁兼容分析與設(shè)計(jì)》的相關(guān)內(nèi)容。
產(chǎn)品問題的發(fā)生也是跟我們產(chǎn)品設(shè)計(jì)可靠性相關(guān)聯(lián)的
更多的電子產(chǎn)品電路可靠性設(shè)計(jì)系列,會(huì)逐漸為大家解開這些設(shè)計(jì)方面的坑,讓電子設(shè)計(jì)工程師少走彎路,敬請(qǐng)關(guān)注!