電磁兼容之測試故障，你知道哪些？

什麽是電磁兼容之測試故障?有什麽（me）解決辦法?對於從事EMC的工程師，在日常工作中經常會（huì）遇到瓶頸，而（ér）解決這樣的問題（tí）需要很多時間和精力。比如（rú）說，EMC測試包括兩大方麵內容：對其（qí）向外界發送的電磁騷擾強度進行測試，以便確認（rèn）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強度的電磁環境條件（jiàn）下進（jìn）行敏（mǐn）感度測試，以便確認是（shì）否符合有關標準規定的抗擾度要（yào）求。對於從事單（dān）片機應用係統設（shè）計的工程技術（shù）人員來說，掌握一定的EMC測試技（jì）術是十分必要的。

1、EMC測試

(1)測試環境

為了保證測試結果的準確和可靠性，電磁兼容性測量對（duì）測試環境有（yǒu）較高的要求，測量（liàng）場地（dì）有室（shì）外開闊場地、屏蔽室或電波暗室等。

(2)測試設（shè）備（bèi）

電磁兼（jiān）容測量設備分為兩類：一類是電磁幹擾測量設備，設備接上適當的傳感器，就可以進行電磁幹擾的測量;另一類是在電磁敏感度測量，設備模擬不（bú）同（tóng）幹擾源，通過適當的耦合/去耦網絡、傳感器或天線，施加於各類被測設備，用作敏（mǐn）感度或幹擾度測量。

(3)測量方法（fǎ）

電磁兼容性測試依據標準的不同，有許多種測量方法，但歸納起來可分為4類;傳導發（fā）射測試、輻射發射測試、傳導敏感度(抗擾度)測試和輻射敏（mǐn）感度（dù）(抗擾度)測試（shì）。

(4)測試準備

①試驗場地條件：EMC測試實驗室為電波半暗室和屏蔽室。前（qián）者用於輻射發射和輻射（shè）敏感測試，後者用於傳導發射和傳導敏感度測試。

②環境電（diàn）平要求：傳導和輻射的電磁環境電平最好遠低於標準（zhǔn）規（guī）定的極限值，一般（bān）使環境電平至少低於極（jí）限值6dB。

③試驗桌。

④測量設（shè）備和被測設（shè）備的隔離。

⑤敏感（gǎn）性判別準則：一般由被測方提（tí）供，並實（shí）話監視和判別，以測量和（hé）觀察的方式確定性（xìng）能降低的程度（dù）。

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

(5)測試種類

傳導發射測試、輻射發送測試、傳（chuán）導（dǎo）抗擾度測試、輻射抗擾度測（cè）試。

(6)常用測量儀

電磁幹擾(EMI)和電磁敏感度(EMS)測試，需要（yào）用（yòng）到許多電子儀器，如頻譜分析儀、電磁場（chǎng）幹擾測量儀、信號源（yuán）、功能放大器、示波器等。由於EMC測試 頻率很寬(20Hz～40GHz)、幅（fú）度很大(μV級至kW級)、模式很多（duō）(FM、AM等)、姿態很多(平放、斜放等)，因（yīn）此正確地使用電子儀器非常重 要。測（cè）量電磁幹擾的合適儀器是頻譜分析儀。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（de）儀器（qì），它顯（xiǎn）示的波形稱為頻譜。頻譜分析儀克服了示波器在（zài） 測（cè）量電（diàn）磁幹擾（rǎo）中的缺點，能夠精確測量各個頻率上的幹擾強度，用頻譜分（fèn）析（xī）儀（yí）可（kě）以直接顯示出信號的各個頻譜分量。

在解決電磁幹（gàn）擾問題時，最重要的一個問（wèn）題是判斷幹擾的來（lái）源。隻有（yǒu）準確將幹擾源定位後，才能夠提出解決幹擾的措（cuò）施。根據信號的頻率來確定幹擾源泉是最.簡.單.的方法，因為在信號的所有特征中，頻率特征是最.穩.定.的，並且電（diàn）路設計人員（yuán）往往對電路中各個部位的信號（hào）頻率都十分清楚。因此，隻要知道了幹擾信號的頻率（lǜ），就能 夠推測出幹擾是哪個部位（wèi）產生的（de）。對於電磁幹擾信號，由於其幅度往往（wǎng）遠小於正常（cháng）工作信號，用頻譜分（fèn）析儀做這種測量是十分簡單的。由（yóu）於頻譜分析儀的中頻帶寬較 窄，因此能夠將與幹擾信號頻率不同的信號濾除掉，精確地測量出幹擾信（xìn）號頻率，從而判斷產生幹擾信號的電路（lù）。

2、電磁兼容故障排除技術

(1)傳導型（xíng）問題的（de）解決

①通過（guò）串（chuàn）聯（lián）一個高（gāo）阻抗來減少EMI電流。

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

③通過電流隔（gé）離裝置切斷EMI電流。

④通過其自身作用來（lái）抑製EMI電（diàn）流。

(2)電磁兼容的（de）容性解決方案

一種常（cháng）見的現象是不（bú）把濾波電容（róng）的一側看成直接與一個分離的阻抗相連（lián），而看成與傳輸線（xiàn）相連（lián）。典型的情況是，當一條輸入輸出線的長度達到或超過1/4波長時，該傳輸（shū）線變（biàn）“長"。實際可以用下式近（jìn）似表示這種變化：l ≥ 55/f

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

a. 電介質材料及容差：電磁幹擾濾波使用的（de）大部分電（diàn）容是無極性電容

b. 差模(線到線)濾波電容性電容

c. 共模(線到地/機殼（ké）)濾波電容

共模(CM)去耦通（tōng）常使用小電容(10～100nF)。小電容（róng）可以將不期望（wàng）的高頻電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（qù）。為了得到良好的（de）高頻衰減（jiǎn）電路，減小或消除寄生電感是關鍵之所在。因（yīn）此有必要使用超短導線，尤（yóu）其希望使用無引線元器件。

(3)感性、串聯損耗電磁兼容（róng）解決方案

就電容而言，Zs和Z1如果不是純電阻的話（huà），在計算頻率時，要使用它們的實際值。電（diàn）容器串聯在電源或信號電路時，必須滿足：

①流過（guò）的（de）工（gōng）作（zuò）電流不應該引起電感過熱（rè）或過（guò）大的有過之而無不及降;

②流過的電流（liú）不能引起電感磁飽（bǎo）和，尤其是對高導磁材料是毫無疑問的。

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;

電感、差模和共模;

接地扼流圈;

組合式電感電（diàn）容元件。

(4)輻射型問題的解決

在很（hěn）多情況下，輻射電磁幹擾問題可能在傳導階段產生並被排除，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（píng）蔽那樣工作。根據屏蔽理論，這種屏蔽的效果主要（yào）取決於（yú）電磁幹擾源的（de）頻率、與屏蔽（bì）裝置（zhì）之（zhī）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（dài）。使用銅或鋁帶要吧簡單快速地建立一種直接的屏蔽和低阻連（lián）連接或總（zǒng）線。它們對於臨時的解決方案和相對永.久.的解決方案來說是很方便的。厚度在0.035～0.1mm之間（jiān），並且背麵（miàn）帶有導電黏合劑以便安（ān）裝。如果（guǒ）使用銅導電帶，其通過電阻約 20mΩ/cm2。應用場合：電氣屏蔽（bì）罩;發生故障時泄露點（diǎn）定位;作（zuò）為一個應急的解決方案，將塑料連接（jiē）器變成金屬的、屏蔽普通的扁平（píng）電纜等。

②網狀屏蔽帶和（hé）拉（lā）鏈式外套。塗錫的鋼網帶：主要用來安裝在一個已（yǐ）經裝配（pèi）好的電費護套上作為一種易安裝的繃帶型（xíng）的屏蔽罩。為了降低電費的磁場（chǎng）輻（fú）射或敏感問（wèn）題，鋼網帶是一種有效的解決方案。

拉鏈式屏蔽外套：當（dāng）有（yǒu）明顯（xiǎn）跡象表明（míng）電費是主要的引起（qǐ）EMI耦合的原（yuán）因時使用（yòng）。

③EMI密封墊。應用場合：當下述條件存在，並且需要真正的SE時，EMI密封墊是最.常（cháng）.用.的解決輻射問題、敏感問題、ESD、電磁脈衝（chōng）和TEMPEST問題的方法。

已（yǐ）經把機（jī）箱泄漏確認為主要的輻射路徑（jìng）。

齧合麵（miàn）不夠光滑、平（píng）整或不夠硬、本身無法提供良好的連接接觸。

④窗口和通風板的EMI屏蔽：適合對孔徑（jìng）的屏蔽。

平麵波的大概模型是：SE≈104(-20-lgl)-20lgf

式中，SE單位（wèi）為dB;l為網格或網孔的尺寸，單（dān）位為mm;f單（dān）位為MHz。當然，隨著頻率的下降，網孔的屏（píng）蔽效率SE的上限受限於金屬本身。在近區場，對H場的屏蔽，其屏蔽功率SHE不受頻率的影響，可由下式近似得出：SEH≈10lg(πr/l)

其中，r為源到屏蔽罩之間的距離，l為網孔尺（chǐ）寸，兩者單位均為（wéi）mm.

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

⑥導電箔：鋁是（shì）一種良導體，在10MHz以下沒有吸收損耗，但它對於（yú）電場的任何頻率都有較好的反射損耗。應（yīng）用場合請參閱有關資料。

⑦導電布：可應用於任（rèn）何（hé）100kHz到GHz級頻率範圍需要達到30～30dB衰減的立體屏蔽場合中。

3、電磁兼容性（xìng）新器（qì）件新材料的（de）應用

3.1 電（diàn）源線濾波器

電源線濾波器安裝在電源線與電（diàn）子設備之間，用於（yú）擬製電能傳輸（shū）中寄生的電磁幹擾，對提（tí）高設備的（de）可靠性有重要作用。濾波器允許一些頻率通過，而對其它頻率的成份加以擬製。根據幹擾源的特性、頻率範圍、電壓和阻抗等參數及負（fù）載特（tè）性（xìng）的要求，適當（dāng）選（xuǎn）擇濾波器。

3.2 信號阻隔（gé）變壓器

脈衝型(數字或晶閘（zhá）管門驅動)或模擬隔離（lí）式變（biàn）壓器與（yǔ）交流電源中使用的隔離變（biàn）壓器與交流電源（yuán）中使用的隔離（lí）變壓器的原理相同，但傳輸（shū）頻帶（dài）卻*不同，有用信（xìn）號 處理對變壓（yā）器的一些性能要求(例（lì）如失（shī）真、3dB帶寬、損（sǔn）耗、對稱性、阻（zǔ）抗、脈衝（chōng）延時等)非常嚴格。這種變壓器屬於寬帶設備，最高頻率與最.低.頻率的比值 fMAX/fMIN達到數十倍。通過在（zài）發送端或接收端切斷共模（mó）地環路，隔離變壓器在不改變差模信號的同時擬製（zhì）共模噪聲。由於共模（mó）電壓是加在變壓器一次側、 二次側的兩（liǎng）邊，這種隔離器必須具有（yǒu）較高的擊穿電壓：典型值為1.5kV，某些場合則高達10kV。

信號變壓器的主要優點是它的簡單、耐用（yòng）、持久和線性，而且價格適中。當頻（pín）率增加時，其電磁（cí）兼容性能下降。

應（yīng）用（yòng）場合：

當需要環路隔離時，其頻率範圍從直流到（dào）幾（jǐ）十MHz;

在低噪聲和低失真條件（jiàn）下傳輸（shū）模擬小信（xìn）號（hào）(≤10mV)時，信號線上（shàng）可能存在幾V至幾kV的共模電壓;

在晶（jīng）閘管應用電路中（zhōng），將觸發器驅動電路與共模（mó）電壓隔離;

作為（wéi）一個（gè）現場解決方案，可用來切斷（duàn）一個（gè）地環路和搭建一個平衡連接或非平衡連接傳輸線路。

3.3 電源隔（gé）離變壓器、電源穩壓器和（hé）不間斷電源

(1)電源隔離變壓器

普通（tōng）的隔離變壓器可以在低（dī）頻範圍（wéi）切斷主電源線的接地環路。當頻率升高時，電（diàn）氣隔離（lí）由於（yú）一次側間寄存電容C1-2的存在而下降。為了（le）減少寄生電容（róng）的影響，可以使用落（luò）係、螺（luó）旋狀、分立式的一（yī）次和二次繞組，這樣可（kě）以將寄生電容減小（xiǎo）為原為的1/3～/10。

(2)法拉第屏蔽變壓器

在一次和（hé）二（èr）次（cì）線圈之間包著一層（céng）鋁箔或銅箔，並使之不（bú）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（yīng）用（yòng）範圍如下：

應用於入室電源或電源分配箱上，作為簡單1：1的（de）隔離變（biàn）壓器，隔離50/60Hz的地環路;

在同一（yī）係統中的某一部（bù）分重（chóng）新產生對地保持中性的交（jiāo）流（liú）電源，與總（zǒng）電源分配點（diǎn）保（bǎo）持電氣隔離;

應用於當（dāng）係統中（zhōng）存在很大的對地（dì）漏電電流時，防止過渡頻（pín）繁觸發係（xì）統中的接地（dì）故障檢測器;

可以與電源線濾波器結合使用，電（diàn）源線濾波器的衰減（jiǎn）特性僅開始於幾十或幾百kHz以（yǐ）上。

3.4 暫態抑製器

變（biàn）阻器和固態變阻器(transzorbs)是具有非線性V-I特性曲線的元件，可以（yǐ）作為穩壓元件。當電壓通過該器件後（hòu）就（jiù）被（bèi）箝位在等於或大於（yú）擊穿電壓VBR的電壓值上。該（gāi）器件的響應速度快，但在處理的能量值上有（yǒu）一定限製。

3.5 搭接、接地連續性和減少（shǎo）RF阻抗器件

①接地（dì）編織層或金屬帶寬而扁的導線比同（tóng）樣橫截而積的圓導線具有較小（xiǎo）的電感。作為優先的選擇參考，可以使用：扁平金屬帶;帶有扁平接地端子的扁平編織（zhī）層;圓形、多股絞線的跳線（xiàn）。

②印製電路板(PCB)接地墊片（piàn）。為了建立一個更直接的低阻擾電（diàn）磁幹擾電（diàn）流接收器，需要使用接地墊（diàn）片。通常在（zài）樹（shù）脂型墊片中間有一個彈簧夾，用以在一邊的 OV銅板上和加（jiā）一邊PCB的安裝底盤上提供較強的可（kě）靠壓力。由於彈簧（huáng）是銅錫材料製成（chéng）的，電氣接觸性（xìng）能良（liáng）好（hǎo），接觸電（diàn）阻（zǔ）為（wéi）mΩ數量級。

③金屬電費線槽及其肥共的金屬編織層。金屬電纜托架、公共導線和金屬編（biān）織層的作用是傳輸幾個相互連接的設備之間的部分接地EMI環流（liú）。可以把它（tā）看作是不同 底盤或地線之間的共模短（duǎn）路通道，但（dàn）實際上除了直流或交流50/60Hz，這種（zhǒng）方法不能應用於較長的距離;可用於計算機室、工廠車（chē）間或其它有許多非屏蔽電費 的大型場地，不可能或很難將它們換成屏蔽電費（fèi）或裝入管道。

④地阻抗減小，墊高的金屬底板接地（dì）襯墊。為了減少傳導瞬態幹擾的輸入和周圍環境射頻場對係統的影響，可以通過設置（zhì）室內參考接地板或接地網絡加以改善。通（tōng）過 這種方法，可以很容易地在高達幾（jǐ）百MHz的頻率上達到20dB的（de）改善，也可以減少（shǎo）在同（tóng）一個房間裏的不同設備之間的地電位偏差。

另一種技術：在（zài）室內，建議安裝抬高的金屬底板(RMF)，利用地磚的筋條作為（wéi）接地參考柵格;把把塑料減震墊片換成導電減震墊片，就可以建立（lì）很好的、持久的電氣連（lián）接。

⑤臨時接地板。這種後各解決方案最初是IBM公司的安裝規劃工程（chéng）師們使（shǐ）用的，即安裝一塊銅板或電鍍鋼板。對於那些沒（méi）有“實際地"的場合，由於臨時接地板與 建築特結構之間有較大的（de）電（diàn）容（róng）(300～1000pF)，這給電磁幹擾濾波器、瞬態保（bǎo）護器和隔離變壓器的（de）法拉第屏蔽層提供了有較的吸收裝置。在高頻端，這種 虛（xū）地比長（zhǎng）的、綠的或黃綠的接地導線（xiàn）更有效。

4、結語

在實際EMC測試應用中除了通（tōng）過標準資格實驗（yàn）室的鑒定測試以外，還有兩種可行的方法也是被業界（jiè）所認可的：TCF和Self Ceritification(自檢證明)。抗幹擾能力測試是十分實用的測試項目。實現電（diàn）磁兼容（róng）的最好辦法是，將所有的數字及模（mó）擬（nǐ）電（diàn）路均視為對（duì）高頻信號響 應（yīng）的電路，用高（gāo）頻設計方法來處理電費屏蔽、PCB布線和（hé）共模濾波。

采用整塊地平麵和電源麵（miàn）也很重要（yào），對模（mó）擬電路也該如此，這樣做有利於限製高頻（pín）共模環環。大多數瞬態幹擾均屬（shǔ）高頻，並產生很強的輻射能量。以上就是電磁兼容之測試故障的一些解決辦法，希望能給大家幫助。