非標EMC產生的原因都有哪些

前言

電磁相容(EMC)它是檢驗電磁環境中裝置或系統特性的指標╃•╃◕，電子產品的電磁相容水平需要透過一系列標準化EMC評估1-2的測試☁◕◕▩。為了使電子產品能夠重現相同的EMC測試結論及其能力在類似的電磁環境中具有相同的電磁相容性水平╃•╃◕，相關領域或企業對包括裝置安裝配置要求在內的電子產品建立了標準化的規章制度或規範╃•╃◕，EMC符合這一規定或規範的裝置╃•╃◕，如測試級別和方法╃•╃◕，可稱為電磁相容性裝置☁◕◕▩。

當電子產品的安裝和使用者擴充套件到全球行業時╃•╃◕，裝置是否仍然具有電磁相容性╃•╃◕，因為有不同的安裝標準◕╃•、不同的使用者習慣和不同的電磁環境₪✘？不言而喻的結論是值得懷疑的☁◕◕▩。

1◕╃•、非標EMC形成的原因

以目前的工業電子產品為例╃•╃◕，為了滿足實用性和較強的電磁相容性水平╃•╃◕，制定了其領域EMC包括測試規範EMC裝配裝置及應用規範5-☁◕◕▩。一般具有通用性和理想性的特點↟╃✘│：

1)EMC實驗室測試評價環境；

2)EMC測試是裝置安裝配置要求系統接地良好↟╃✘│：

3）敏感高速訊號選擇遮蔽電纜遮蔽層接地良好☁◕◕▩。

但不同客戶在實際應用成本◕╃•、裝配有限等因素╃•╃◕，在實際應用和理想環境之間會有一個或多個背離↟╃✘│：

①裝置安裝地點無接地點；

②電源未接地或無法接地↟╃✘│：

③電纜特別敏感╃•╃◕，高速訊號電纜無遮蔽╃•╃◕，或有遮蔽但遮蔽未接地☁◕◕▩。

上述和規範EMC非標配置稱為非標配置EMC配備╃•╃◕，對這種非標EMC相應的配置EMC評價檢測稱為非標EMC非標測試EMC試驗結果為裝置的載體EMC設計和整改的對策稱為非標準EMC對策☁◕◕▩。

很多在規範EMC機器在電磁環境中正常執行╃•╃◕，在非標準環境中EMC在裝置下╃•╃◕，可能會出現異常操作╃•╃◕，甚至可能導致硬體損壞☁◕◕▩。由此產生的客戶退貨◕╃•、維修甚至理賠╃•╃◕，給裝置製造商造成了巨大的損失☁◕◕▩。因此╃•╃◕，機器的電子設計EMC上述非標評估也應注意EMC提高了電磁相容的具體水平╃•╃◕，建議在弱配置中提升裝置EMC配備一定的EMC測試☁◕◕▩。可參考以下一個或多個最差問題:

①不接地所有裝置系統↟╃✘│：

②所有電纜選用非遮蔽電纜↟╃✘│：

③同類電源同用☁◕◕▩。

開發電子產品EMC評估和評估的測試應首先進行標準化EMC測試╃•╃◕，然後做非標EMC測試☁◕◕▩。如果在測試過程中出現較大的改進措施╃•╃◕，如電容(裝置內部區域參考地點和地點)PE(電源保護區之間的跨接Y電容◕╃•、不同區域之間的跨接電容)修改零件或容值╃•╃◕，重要或敏感元件的變化等☁◕◕▩。╃•╃◕，應按上述順序重新測試7☁◕◕▩。

本文主要討論裝置或電纜不接地後的非標準EMC裝備╃•╃◕，因為外部世界造成了更大的變化EMI(干擾訊號)╃•╃◕，如對RE(輻射騷擾)╃•╃◕，CE(傳輸和傳送)有影響╃•╃◕，以對非標準EMO配備中的EMI測試結果評價沒有參考意義╃•╃◕，相關EMI評估和分析文章中沒有討論

2◕╃•、非標EMC幹分析試驗

EMC在測試過程中╃•╃◕，蓮花注射器的影響電流可以看作是水流☁◕◕▩。當電子產品被引入時╃•╃◕，它可以從其他一個或多個電源或電纜插座中排出☁◕◕▩。水流（影響）只能進入低空╃•╃◕，進水量等於水流☁◕◕▩。總水流量穩定╃•╃◕，EMC影響總能量為一CU其中C為EMC試驗儀器干擾源儲能電容；U為EMC測試電壓同

絕大多數EMC測試為靜電放電◕╃•、電瞬變脈衝組◕╃•、共模浪湧◕╃•、傳導抗干擾等共模干擾╃•╃◕，標準化EMC測試時╃•╃◕，共模干擾電流從接地點流回參考接地板☁◕◕▩。而不是標準的EMC試驗╃•╃◕，共模干擾電流透過電纜╃•╃◕，PCB(印刷電路板等設施透過地球的寄生電容返回參考接地板☁◕◕▩。差模干擾╃•╃◕，如差模浪湧◕╃•、標準或非標準EMC測試是相等的╃•╃◕，以便在測試裝置的影響下引入一端╃•╃◕，然後從另一端排出☁◕◕▩。通道水流越平(阻抗越低或生電容越大)越多☁◕◕▩。通道上的波動是EMC錯誤的根本原因☁◕◕▩。

如圖1所示╃•╃◕，影響電流穿過地面╃•╃◕，導致地面阻抗波動╃•╃◕，即壓降AU╃•╃◕，若AU裝置可能會出現超過數位電路01變換門限電壓的故障☁◕◕▩。

規範EMC測試╃•╃◕，因為裝置PCB地平面阻抗和從該平面到接地點（排水口）的阻抗最小☁◕◕▩。大部分水流（影響）透過地平面名流╃•╃◕，因此波動通常是由電流透過地平面造成的☁◕◕▩。而不是標準EMC測試沒有接地點(即規範(EMC排水口)╃•╃◕，裝置內部和規範中的水流(影響)EMC不同☁◕◕▩。

圖1.干擾在PCB上產生的落差

EMC在非標準檢測過程中╃•╃◕，會影響電源或訊號電纜的引入╃•╃◕，因為沒有直接回流的接地點╃•╃◕，影響電流會以圖2所示的路徑返回參考地板或地面:

圖2.非標EMC測試中的干擾電流路徑

①根據電源或訊號電纜到參考地板或地面的寄生電容╃•╃◕，這條路徑與機器的執行沒有直接關係；

②根據一個或多個測試裝置PCB參照地板或地球的寄生電容蓮藕合地；

③這種方法只適用於有塑膠外殼或金屬框架的裝置╃•╃◕，首先透過裝置PCB透過塑膠外殼或金屬框架的寄生電容╃•╃◕，然後透過塑膠外殼或金屬框架將寄生電容連線到寄生電容；

④透過PCB然後透過電容器和訊號或電源電纜插座附近的保護裝置(如TVS等)關閉訊號或電源電纜╃•╃◕，然後透過電纜到參考地板或地球的寄生電容╃•╃◕，當電纜根據電纜EMC測試標準的配置要求高於參考地板10的配置要求cm絕緣支架到位時╃•╃◕，1m根據接地板的寄生電容╃•╃◕，長電纜估計約500☁◕◕▩。pF一般標準電纜長度5m╃•╃◕，其寄生電容約250pF☁◕◕▩。規格為10cmx20cm的PCB板材離參照接地板10時放置cm大的時候╃•╃◕，它和參考地板之間的寄生電容估計在10左右pF☁◕◕▩。

當線纜按照 EMC 測試標準的配置要求╃•╃◕，置於高於參考接地板 10cm的絕緣支架上時╃•╃◕，1m長線纜對參考接地板的寄生電容估算約 50 pF一般標準規定線纜長度5m╃•╃◕，其寄生電容約250pF☁◕◕▩。尺寸為 10cmx20cm的PCB 板╃•╃◕，當置於離參考接地板 10 cm 高時╃•╃◕，其與參考接地板之間的寄生電容估算約 10 pF☁◕◕▩。

電源及訊號線纜對參考接地板的寄生電容遠遠大於 PCB╃•╃◕，因此大部分干擾電流由線纜到參考接地板或大地的寄生電容流出╃•╃◕，極少部分由 PCB 以空間耦合方式流出☁◕◕▩。因而EMC測試需要考慮的是第四種途徑 :較多幹擾電流流過整個 PCB╃•╃◕，由此可能產生EMC風險☁◕◕▩。