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電磁幹擾問題診斷四步驟介紹

-2019-07-16-

電磁幹擾的觀念與防制﹐在國內已逐漸受到重視。雖然目前國內並無嚴格管制電子av电影在线的電磁幹擾掃描系統EMI)﹐但由于歐美各國多已實施電磁幹擾的要求﹐加上數字av电影在线的普遍使用﹐對電磁幹擾的要求已是刻不容緩的事情。筆者由于啊作的關系﹐經常遇到許多av电影在线已完成成品設計﹐因無法通過EMI測試﹐而使設計工程師花費許多時間和精力投入EMI的修改﹐由于屬于事後的補救﹐往往投入許多時間與金錢﹐甚而影響了av电影在线上市的時機

正確的診斷

要解決av电影在线上的EMI问题﹐若能在av电影在线设计之初便加以考虑﹐则可以节省事后再投入许多时间与金钱。由于目前EMI Design-in的观念并不是十分普遍﹐而且由于事先的规划并不能保证其成品可以完全符合电磁干扰的测试在﹐所以如何正確的診斷EMI问题﹐对于设计工程师及EMI工程师是非常重要的。

事實上﹐我們如果把EMI当做一种疾病﹐当然平时的预防保养是很重要的﹐而一旦有疾病则正確的診斷﹐才能得到快速的痊愈﹐没有正確的診斷﹐找不到病症的源头﹐往往事倍功半而拖延费时。故在EMI的问题上﹐常常看到一个EMI有问题的av电影在线﹐由于未能找到造成EMI问题的关键﹐花了许多时间﹐下了许多对策﹐却始终无法解决﹐其中亦不乏专业的EMI工程师。以往谈到EMI往往强调对策方法﹐甚而视许多对策秘决或绝招﹐然而没有正確的診斷﹐而在av电影在线上加了一大堆EMI抑制组件﹐其结果往往只会使EMI情况更糟。

筆者起初接觸av电影在线EMI對策修改時﹐會聽到EMI工程師說把所有EMI對策拿掉﹐就可以通過測試。初聽以爲是句玩笑話﹐如今回想這是很寶貴的經驗談。而後亦聽到許多EMI工程師談到類似的經驗。本文中將舉出實際的例子﹐讓讀者更加了解EMI的對策觀念。

一般提到如何解決EMI问题﹐大多说是case by case,当然从对策上而言﹐每一个av电影在线的特性及电路板布线(layout)情况不同﹐故无法用几套方法而解决所有EMI的问题﹐但是长久以来﹐我们一直想要把处理EMI问题并做适当的对策﹐另外也提供专业的EMI工程师一种参考方法。在此我们把电磁干扰与对策的一些心得经验整理﹐希望能对读者有些帮助。

EMI初步診斷步驟

我們提出一套EMI診斷上的參考驟﹐希望用有系統的方式﹐快速的找出EMI的問題。我們並不准備探討一些理論計算或公式推演﹐將從實務上說明。

當一個av电影在线無法通過EMI測試﹐首先就要有一個觀念﹐找出無法通過的問題點﹐此時千萬不能有主觀的念頭﹐要在那些地方下對策。常常有許多有經驗的EMI工程師﹐由于修改過許多相關av电影在线﹐對于av电影在线可能造成EMI問題的地方也非常了解﹐而習慣直接就下藥方﹐當然一般皆可能非常有效﹐但是偶而也會遇到很難修改下來﹐發現問題的關鍵都是起行認爲不可能的地方﹐之所以會種疏失﹐就是由于太主觀了。因此﹐不論av电影在线特性熟不熟﹐我們都要逐一再確認一次﹐甚而多次確認。這是因爲造成EMI的問題往往是錯綜複雜﹐並非單一點所造成。故反複的做確認及診斷是非常重要的。

我們將初步的診斷步驟詳列于下﹐並加以說明其關鍵點﹐這些步驟看來似乎非常平凡簡單﹐不像介紹對策方法各種理論秘籍絕招層出不窮﹐變化奧妙。其實﹐許多EMI工程師在其對策處理時﹐大部份的時間都在重複這些步驟與判斷。筆者要再次強調﹐只有真正找到造成EMI問題的關鍵﹐才是解決EMI的途徑﹐若僅憑理論推測或經驗判斷﹐有時反而會花費更多的時間和精力。

■步驟一

將桌子轉到待測(EUT)發射的位置﹐初步診斷可能的原因﹐並關掉EUT電源加以確認。

由于EMI測試上﹐EUT必須轉360度而天線由1m到4m變化﹐其目的是要記錄輻射的情況。同樣地﹐當我們發現無法通過測試時﹐首先我們先將天線位置移到噪聲接收高度﹐然後將桌子轉到角度﹐此時我們知道在EUT面對天線的這一面輻射強﹐故可以初步推測可能的原因﹐如此處屏蔽不佳或靠近輻射源或有電線電纜經過等。

另外須注意的是要關掉EUT的电源﹐看噪声是否存在﹐以确定噪声确实是由EUT所产生。曾见测试Monitor一直无法解决某一点的干扰﹐结果其噪声是由PC所造成而非Monitor的问题﹐亦有在OPEN SITE测试Monitor发现某几点无法通过﹐由测试接收仪器的声音判断应是Monitor产生﹐结果关掉电源发现噪声依然存在﹐所以关掉EUT电源的步骤是必须的﹐而且通常容易被忽略。

■步驟二

將連接EUT的周邊電纜逐一取下﹐看幹擾的噪聲是否降低或消失。

若取下某一電纜而幹擾的頻率減小或甚而消失﹐則可知此電纜已成爲天線將機板內的噪聲輻射出來。事實上﹐仔細分析造成EMI的關鍵﹐我們可以用一個很簡單的模式來表示。

任何EMI的Source必須要有天線的存在﹐才能産生輻射的情形﹐若僅單獨存在噪聲源而沒有天線的條件﹐此輻射量是很小的﹐若將其連接到天線則由于天線效應便把能量輻射到空間。所以EMI的對策除了針對噪聲源(Source)做處理外﹐重要的查破壞産生輻射的條件----天線。以往我們常看到談EMI對策離不開屏蔽(Shielding),濾波(Filter),接地(Grounding)﹐对于接地往往一块电路板多已固定﹐而无法再做处理﹐因为这一部份在电路板布线(Layout)时就须仔细考虑﹐若板子已完成则此时可变动的空间就非常小﹐一般方式仅能找出噪声小的接地处用较粗的地线连接﹐减低共模(Common mode)噪声。屏蔽所牵涉的材质与花费亦甚高﹐滤波的方式则是常可见Bead电感等﹐往往用了一大堆亦不甚见效﹐何以如此﹐许多时候是我们没有解决其辐射的天线效应。一般而言﹐噪声的能量并不会因加一些对策组件便消失﹐也就是能量不减﹐ 我们所要做的工作是如何避免噪声辐射到空间(辐射测试)或由电源传出(传导测试)。

在此我們整理了産生輻射常見的幾種情形供讀者參考。

1)機器外部連接之電纜成爲輻射天線

由于機器本身外部所連接的電纜成爲天線效應﹐將噪聲輻射到空間﹐此時噪聲的大小和電纜的長度有關﹐因電纜的天線效應相對于噪聲半波長時共振情形會大﹐也往往是造成EMI無法通過測試。在解決這個問題前必須要做一些判斷﹐否則很容易疏忽而浪費時間。

a)噪聲是由機器內部電路板或接地所産生

此情形爲將電纜取下﹐或加一Core則噪聲減低或消失。此時必須做的一個步驟是將線靠近機器(不須直接連接)看噪聲是否會存在﹐若噪聲並沒有升高﹐則可確實判定由機器內部産生﹐若將電纜靠近而幹擾噪聲馬上升高﹐由此時請參考(b)的說明。

b)噪聲是由機器內部耦合到電纜線上﹐而使電纜成爲輻射天線。

這一點是許多測試工程師容易忽略的。此情形如(a)中所提到的﹐只要將一條電纜靠近﹐則可從頻譜上看到噪聲立刻升高﹐此表示噪聲已不單純是由線上所輻射出﹐而是機器本身的噪聲能量相當大﹐一旦有天線靠近則立刻會耦合至天線而輻射出來。在實際測試中﹐我們發現許多通訊av电影在线有這類情形發生﹐此時若單純用Core或Bead去處理﹐並不能真正的解決問題。

2)機器內部的引線﹐連接線成爲輻射天線

由于許多av电影在线內部常有一些電線彼此連接工作廳﹐當這些線靠近噪聲源很容易成爲天線﹐將噪聲輻射出去。針對此點的判斷﹐在200MHz以下之噪聲﹐我們可以在線上加一Core來判斷噪聲是否減低﹐而對于200MHz以上之高頻噪聲﹐我們可以將線的位置做前後左右的移動﹐看噪聲是否會增大或減小。

3)電路板上的布線成爲輻射天線

由于走線太長或靠近噪聲源而本身被耦合成爲發射天線﹐此種情形當外部電纜都取下﹐而僅剩電路板時﹐在頻譜儀上可看見噪聲依然存在﹐此時可用探棒測量電路板噪聲強的地方﹐找到輻射的問題加以解決。關于探測的工具及方法﹐將于後詳細說明。

4)电路 板上的组件成为辐射来源

由于所使用的IC或CPU本身在运作时产生很大的辐射﹐使得EMI测试无法通过﹐卵石种情往往在经过(1)﹑(2)﹑(3)的分析后噪声依然存在﹐通常解决的方法不外换一个类似的组件﹐看EMI特性是否会好一些。另外就是电路板重新布线时﹐将其摆放于影响小的位置﹐也就是附近没有I/O Port及连接线等经过﹐当然若情况允许﹐将整个组件用金属外壳包覆(Shielding)也是一种快速有效的方法。

由以上的分析介紹我們可以了解﹐造成電磁幹擾輻射關鍵的地方就是電線的問題﹐當有了適當的天線條件存在很容易就産生幹擾﹐另外電源線往往亦是造成天線效應的主因 ﹐這是在許EMI對策中容易疏忽的。

■ 步骤三

電源線無法移去﹐可在其上夾Core或水平垂直摆动﹐看噪声是否有减小或变化。若av电影在线有电池设备则可取下电源线判断﹐如Notebook PC等。

如前所述電源線往往是會成爲輻射天線﹐尤其是Desktop PC类av电影在线﹐往往300MHz以上的噪声会由空间耦合到电源线上﹐所以判断av电影在线的电源线是否受到感染是必须的步骤。由于噪声频带的影响﹐对200MHz以下可用加Core的方式(可一次多加数个)判断﹐对于200MHz以上的噪声﹐由于此时Core的作用不大﹐可将电源线水平摆放和垂直摆放﹐看干扰噪声是否有差别﹐若水平和垂直有很明显的差别﹐则可一边摆动电源线一边看频谱仪(Spectrum)上噪声之大小有否变化﹐如此便可知道电源线有否干扰。

至于若發現電源線會産生輻射時如何解決﹐一般皆不好處理﹐通常先想辦法使機器內的噪聲減小﹐以避免電源線的二次輻射﹐而使用Shielded線一般對輻射的影響並不大﹐故換一條不同長度的電源線﹐有時也會有很好的效果。

由這一點我們可知道﹐除了要使可冊産生輻射噪聲的組件遠離I/O Port外﹐其也须尽量远离电源线及Switching power supply的板子﹐以免耦合到电源线上使得辐射及传导皆无法通过测试。

■步驟四

檢查電纜接頭端的接地螺絲是否旋緊及外端接地是否良好。

依前三項方式大略找了一下問題後﹐我們必須再做一些檢查﹐因爲透過這些檢查﹐也許不須做任何修改﹐便可通過EMI測試。例如檢查電纜端的螺絲是否鎖緊﹐有時將松掉的螺絲上緊﹐可加強電纜線的屏蔽效果。另外可檢查看看機器外接的Connector的接地是否良好﹐若外殼爲金屬而有噴漆﹐則可考慮將Connector處的噴漆刮掉﹐使其接地效果較佳。另外若使用Shielded的電纜線﹐必須檢查接頭端處外覆的金屬綱是否和其鐵蓋密合﹐許多不佳的屏蔽線(RS232)多因線接頭的外覆屏蔽金屬綱未冊和連接端的地密合﹐以致無法充份達到屏蔽的效果。

各種接頭如Keyboard及Power supply常常由于接头的插头与机器上的插座间的密合度不好﹐影响了干扰噪声的辐射。检查的方式可将接头拔掉看噪声是否减小﹐减小表示两种册可﹐一为线上本身辐射干扰﹐另一为接头间接触不好﹐此时插上接头﹐用手销微将接头端左右摇动﹐看噪声是否会减小或消失﹐若会减小可将Keyboard或Power supply的连接头﹐用铜箔胶带贴一圈﹐以增加其和机器接头的密合度﹐这一点也是实测上很容易被疏忽﹐而会误判机器的EMI为何每次测时好时坏﹐或花许多时间在其它的对策上面.