電磁（cí）兼容之測試故障，你（nǐ）知（zhī）道哪些？

什麽是電磁兼容之測試（shì）故障?有什（shí）麽解決辦法?對於從事EMC的工程師，在日常工作中經常（cháng）會遇到瓶頸，而解決這樣的（de）問題需要（yào）很多時間和精力。比如說，EMC測試（shì）包括兩大方麵內容：對其向外界發送的電磁騷（sāo）擾強度進行測（cè）試，以便確認是否符合有關標準規（guī）定的（de）限製值要求;對其在規定電磁騷擾強度的電（diàn）磁環境條件下（xià）進行敏感度測試，以便確認是（shì）否符（fú）合有關（guān）標準規定的抗擾度要求（qiú）。對於從事單片機應用係統設計的工程技術人員來說，掌握（wò）一定的（de）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（cè）試結（jié）果的準（zhǔn）確和可靠性，電磁兼（jiān）容性（xìng）測量對測試環（huán）境有較高（gāo）的要求，測量場地有室（shì）外開闊場地、屏蔽室或電波暗室等。

(2)測（cè）試設備

電磁兼容測量設備分為兩（liǎng）類：一類是電磁幹擾（rǎo）測量設備，設備接上適當的（de）傳感器，就可以進行電磁幹擾的測量;另一（yī）類是在電磁敏感度測量（liàng），設備模擬不同幹擾源，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（liàng）。

(3)測量（liàng）方法

電磁兼容性測試依（yī）據標準的不同，有許多種（zhǒng）測量方法，但歸（guī）納起來可分為4類;傳導發射測試（shì）、輻射（shè）發射測（cè）試、傳（chuán）導敏感度(抗擾度（dù）)測試和輻射敏感（gǎn）度(抗擾度)測試。

(4)測試準備

①試驗場地條件（jiàn）：EMC測試（shì）實驗室為電波半暗室和屏蔽室。前者用於輻射發（fā）射和輻射敏感測試，後者用於傳導發射和傳（chuán）導敏（mǐn）感度（dù）測試。

②環境電平要求：傳導和輻射的電磁環境電平最好遠（yuǎn）低於（yú）標準規定的極限值，一般（bān）使環境電平（píng）至少低於極限值6dB。

③試驗桌。

④測量設備和被（bèi）測設備的隔離。

⑤敏感性判別準則：一般（bān）由被測方提供，並實話監視和判別，以測量和觀察的方式確定性能降低的程度。

⑥被測設備的放置：為保證實驗的重複性，對被測設（shè）備的放置方（fāng）式通常有（yǒu）具體的規定。

(5)測試（shì）種類

傳導發射測試、輻射發送測試、傳導抗擾度測試、輻射抗擾度測試。

(6)常用測量儀（yí）

電磁幹擾（rǎo）(EMI)和電磁敏感度(EMS)測試（shì），需要用到許多電子儀器，如頻譜分析儀、電磁場幹擾測量儀（yí）、信號源、功能放大器、示（shì）波器等。由於EMC測試 頻率很寬(20Hz～40GHz)、幅度很大(μV級至kW級)、模式很多(FM、AM等)、姿（zī）態很多(平放、斜放等)，因此正確地使用電子儀器非常重 要。測量電磁幹擾的合適儀（yí）器是頻譜分析儀。頻譜分析儀是一種將電（diàn）壓幅度隨頻率變化的規律顯示出來的儀器，它（tā）顯示的波形稱（chēng）為頻譜。頻譜分析儀（yí）克服了（le）示波器在 測量（liàng）電磁（cí）幹擾（rǎo）中的缺點，能夠（gòu）精確測量各個頻率上（shàng）的（de）幹擾強度，用（yòng）頻譜分析儀可以直接顯示出信號（hào）的各個頻譜分量。

在解決電磁幹擾問題時，最重要的一個（gè）問題是判斷幹擾的（de）來源（yuán）。隻有準確將幹擾（rǎo）源定位後，才能夠（gòu）提出（chū）解（jiě）決幹擾的措施。根據信號的頻率（lǜ）來確定幹擾源泉是（shì）最.簡.單.的方法，因為（wéi）在信號的所有特征中，頻率特（tè）征是最.穩.定（dìng）.的，並且電路設（shè）計人員往往對電路中（zhōng）各（gè）個部位的信號頻率都十分清楚。因此，隻要知道了（le）幹擾信號（hào）的頻率（lǜ），就能 夠推測出幹擾是哪個部位產（chǎn）生的。對於電（diàn）磁幹擾信號，由於其幅度往往遠小於正常工作信號，用頻（pín）譜分析儀做這種測量是十分簡單的。由於頻譜分析儀的中頻帶寬（kuān）較 窄，因此能夠將與幹擾信號頻（pín）率不同的信號濾除掉，精確（què）地（dì）測量出幹擾信號頻率，從而判斷產生幹擾信（xìn）號的電路。

2、電磁兼容故（gù）障排除（chú）技（jì）術

(1)傳導型問（wèn）題的解決

①通（tōng）過（guò）串聯一個高阻抗來減少EMI電（diàn）流。

②通過並聯一個低阻抗將EMI電流短路到地或引到其它回（huí）路導體。

③通過電流隔離裝置（zhì）切斷EMI電流。

④通過其（qí）自身（shēn）作用來抑製EMI電流。

(2)電磁兼容的容性解決方案（àn）

一種常見的現象是不把濾波電容的一側看成直接與一個分離的阻抗相連，而看成與傳輸線相連。典型的（de）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（gāi）傳輸線變“長"。實際可以用下式（shì）近似表示這種變（biàn）化：l ≥ 55/f

式（shì）中：l單元為m，f單位為MHz。這個公式（shì）考慮了平均傳播速度，它是（shì）自由空間理論的（de）0.75倍。

a. 電介質材料及容（róng）差：電磁幹擾濾波使用的大部分電容是無極性（xìng）電容

b. 差模(線到線)濾波（bō）電（diàn）容性電容

c. 共模(線（xiàn）到地/機殼)濾波電容

共模（mó）(CM)去耦（ǒu）通常使用小電容(10～100nF)。小電容可以將不（bú）期望的（de）高頻電流在其進（jìn）入（rù）敏感電路之前或在其離噪聲（shēng）電（diàn）路較遠時就將其短路到機殼（ké）上去。為了得（dé）到良好的高頻衰減電路，減小（xiǎo）或消除寄生電感是關鍵之（zhī）所在。因此有必要使用超短導線，尤其希望使用無引線元器件。

(3)感性、串聯損耗電磁兼容解決方案

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

①流過（guò）的工作電流不應該引起（qǐ）電感過熱或（huò）過（guò）大的有過之而無不及降;

②流（liú）過的電（diàn）流（liú）不能引（yǐn）起電感磁飽和，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（tǐ）和加載鐵氧體的電纜;

電感（gǎn）、差模和共（gòng）模;

接地（dì）扼流圈;

組合式電感電容元件。

(4)輻射型問題（tí）的解決

在很多情況下，輻射電磁幹擾問題可能在（zài）傳導階段產（chǎn）生並被排除，還有些解決（jué）方案是可（kě）以抑製（zhì）幹擾裝置在（zài）輻（fú）射傳輸通道上，就像場（chǎng）屏蔽（bì）那樣工作。根據（jù）屏（píng）蔽理論，這種屏蔽的效果主要取決於電磁幹擾源的頻率、與屏蔽裝置之間的距離以及電磁幹擾場的特性——電場（chǎng）、磁場或者平麵波。

①導體帶。使用銅或鋁帶要吧簡單快速（sù）地（dì）建立一種（zhǒng）直接（jiē）的屏蔽和低阻連連接（jiē）或總線。它（tā）們對於臨時的解（jiě）決方案和相對永.久.的解決方（fāng）案來說是很（hěn）方便的。厚度在0.035～0.1mm之間（jiān），並且（qiě）背麵帶有（yǒu）導電黏合劑以便安裝。如果使用銅導電帶，其通過電阻約 20mΩ/cm2。應用場合：電氣屏蔽罩;發生故（gù）障時泄露點定位;作為一個應急的（de）解決方案，將塑料連接器變成金（jīn）屬的、屏蔽普通的（de）扁平電纜等。

②網（wǎng）狀（zhuàng）屏蔽帶（dài）和（hé）拉鏈式（shì）外套。塗（tú）錫（xī）的鋼網帶：主要用來安裝在一個已經裝配好的電（diàn）費護套上作為一種易安裝的繃帶型的（de）屏蔽（bì）罩。為了降低電費的磁場輻射或敏感問題，鋼網帶是一種有效的解決方案。

拉鏈式（shì）屏蔽外套：當有明顯跡（jì）象表明電費是主要的（de）引起EMI耦（ǒu）合的原因時（shí）使用。

③EMI密封墊。應用場合：當下述條件存在，並且需要（yào）真正的SE時，EMI密（mì）封墊是最.常.用.的解決輻射問（wèn）題、敏感問題、ESD、電磁脈（mò）衝和TEMPEST問題的方法。

已（yǐ）經把機箱泄漏確認為主要的輻射路徑。

齧合麵不夠光滑、平整或不夠硬、本身無法（fǎ）提供（gòng）良好（hǎo）的（de）連接接觸。

④窗口（kǒu）和通風板的EMI屏蔽：適合（hé）對孔徑（jìng）的屏蔽。

平麵波的大概模型是：SE≈104(-20-lgl)-20lgf

式中，SE單位為dB;l為網格或（huò）網孔（kǒng）的尺寸，單位為mm;f單位為MHz。當然，隨著頻（pín）率的下降，網孔的屏（píng）蔽效率SE的上限受（shòu）限於金屬本身。在近區場，對H場的屏蔽（bì），其屏蔽功率SHE不受頻率的影響，可由下式近似（sì）得（dé）出（chū）：SEH≈10lg(πr/l)

其中，r為源（yuán）到屏蔽罩之（zhī）間（jiān）的距（jù）離，l為網孔尺寸，兩者（zhě）單位均為mm.

⑤導電塗料：應用於在係統的塑料外殼建立（lì）EMI屏蔽（bì）罩、發送現有普通的或（huò）惡化（huà）的導電表麵的屏蔽效能SE、防止ESD或靜電積累現（xiàn）象、增大（dà）結合麵或（huò）密封（fēng）墊片（piàn）的接觸麵積。

⑥導（dǎo）電箔：鋁是一種良導體，在10MHz以下（xià）沒有吸收損耗，但它對於電場的任何頻率都有較好的反射損（sǔn）耗。應用場合（hé）請（qǐng）參閱（yuè）有關資料（liào）。

⑦導電布：可應（yīng）用於任何100kHz到GHz級（jí）頻率（lǜ）範圍需要達到30～30dB衰減的立體屏蔽場合中。

3、電磁兼容性新器件新材料（liào）的應用（yòng）

3.1 電源線濾波器

電源線濾波器安裝在（zài）電源線與電子設備之間，用於擬製電能（néng）傳輸中寄（jì）生的電磁幹擾，對提高設備的可靠性有重（chóng）要作（zuò）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（zhì）。根據幹擾源的特性、頻率範圍、電壓和阻抗等參數及負載特性的要（yào）求，適當選擇濾（lǜ）波器。

3.2 信號阻隔（gé）變壓器

脈（mò）衝型(數字或晶閘管門驅動)或模擬（nǐ）隔離式變壓器（qì）與交流電源中使用的隔離變壓器與交流電（diàn）源中使用的隔離變壓（yā）器的原理相同，但傳輸頻帶卻（què）*不同（tóng），有用信號 處理對（duì）變壓器的一些性能要求(例如失真、3dB帶寬、損耗、對稱性、阻抗、脈衝延時等)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（shí）倍。通過在發送端（duān）或（huò）接收端切斷共模地環路，隔離變壓器在不改變差模信號的同時（shí）擬（nǐ）製共模噪聲。由於（yú）共模電壓（yā）是加（jiā）在變壓（yā）器一（yī）次側、 二次側的兩邊，這種隔離（lí）器必須具有較高的（de）擊穿電壓：典型值為1.5kV，某些場（chǎng）合則高達10kV。

信號變壓器的主要優點是它的簡單、耐用、持（chí）久（jiǔ）和線性，而且（qiě）價格適中。當頻率增加時，其電磁（cí）兼容性能下降。

應用場合：

當需要環路隔離時，其頻率範圍從直流到幾十（shí）MHz;

在低噪聲和低失真條件下傳輸模擬小信號(≤10mV)時，信（xìn）號（hào）線上可能存在幾V至幾kV的（de）共（gòng）模電壓（yā）;

在（zài）晶閘管應用電路中，將觸發器（qì）驅動電路與共模電壓隔離;

作為一個現場解決方案（àn），可用來切斷一個地環路和搭建一個平衡連（lián）接或非平衡連接（jiē）傳輸線路。

3.3 電源隔離變（biàn）壓器、電源穩壓器和（hé）不間斷電（diàn）源

(1)電源隔（gé）離變壓器

普通的隔離變壓（yā）器可以在低頻範圍切斷主電源線的（de）接地環（huán）路。當頻率升高時，電氣隔離由於一次側間寄存電容C1-2的存在而下降。為了減少寄生電容的影響，可以使用落係、螺旋狀、分立（lì）式的（de）一次和二次（cì）繞組，這樣可以將寄生電容（róng）減小為原（yuán）為的1/3～/10。

(2)法拉（lā）第屏蔽變壓器

在一次和二次線圈之間包著一層鋁箔或銅（tóng）箔，並（bìng）使之不與線圈接觸以免形成短路。法拉第屏蔽或靜電屏蔽層接地。應用範圍如下：

應用於入室（shì）電源或電源分（fèn）配箱上，作（zuò）為簡單（dān）1：1的隔離變壓器（qì），隔離50/60Hz的地（dì）環路;

在同一係統中的某一部分重新產生對地保持中性的交流電源，與總電源分配點保（bǎo）持電氣隔（gé）離;

應用於當係統中存在很大的對地漏電電流時，防止過渡頻繁觸（chù）發係統中的接地故障檢（jiǎn）測器;

可以與電（diàn）源（yuán）線濾（lǜ）波器結合使用，電源線濾波器的（de）衰（shuāi）減特性僅開始於幾十或幾百kHz以上。

3.4 暫（zàn）態抑製（zhì）器

變阻器和固態變阻器（qì）(transzorbs)是具（jù）有非線性V-I特性曲線的元件，可以作為穩壓元件。當電壓通過該器件後（hòu）就被箝位在等於或大於擊穿電壓VBR的電壓值上。該器件的響應速度快，但在（zài）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RF阻抗器件

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

②印製電路板(PCB)接地墊片。為（wéi）了建立一個更直接的低阻擾電磁幹擾（rǎo）電流接收（shōu）器，需要使用接地（dì）墊片。通常在樹脂（zhī）型墊片（piàn）中間有一個彈簧夾，用以在一邊的 OV銅板上（shàng）和加一邊（biān）PCB的安裝底盤上提供較強的可靠壓力。由於彈簧是銅錫材料製成的，電氣接（jiē）觸性能良好，接觸電阻為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（dǎo）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。可以把它看作是（shì）不同 底盤或地線之（zhī）間的共模短路通道，但實（shí）際上除了直流（liú）或交流（liú）50/60Hz，這種方法不能應用於較（jiào）長的距離（lí）;可用於計算機室、工廠車間或其它有許多非屏蔽電（diàn）費 的（de）大型場地，不可能或很難將它們（men）換成（chéng）屏蔽電（diàn）費（fèi）或裝入管道。

④地（dì）阻抗減小，墊高的金屬底板接地襯墊。為了（le）減少傳導瞬態幹擾的輸入和（hé）周圍環境射頻場對係統的影響，可以通過設置室內參考接地板（bǎn）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百MHz的頻率上達到20dB的（de）改善，也可以減少在同一個房間裏的不同設備之間的地電位偏差（chà）。

另（lìng）一種技術：在室內，建（jiàn）議安裝抬高的金屬底板(RMF)，利用地磚的筋條作為接地參（cān）考柵格（gé）;把（bǎ）把塑料（liào）減震墊片換成導電減震墊片，就可以建立很好的、持久的電氣連接（jiē）。

⑤臨時接地板。這種後（hòu）各解決方案最（zuì）初是IBM公司的安裝規劃工程師們使用的，即安裝一塊銅板或電鍍鋼板。對於（yú）那些沒有“實際地"的（de）場合，由於（yú）臨時接地板與（yǔ） 建築特結構之間有較大的（de）電容(300～1000pF)，這（zhè）給電磁（cí）幹擾（rǎo）濾波器、瞬態保護器和（hé）隔離變壓器（qì）的法拉（lā）第屏蔽層提（tí）供了有較的吸收裝置。在高頻端，這種 虛地比長的、綠的或黃綠（lǜ）的接地導線更有效。

4、結語

在實際EMC測試應用中除了（le）通過標準資格實驗室的（de）鑒定測試以外，還有兩種可行的方法也是（shì）被業界所認可的：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（shí）現電磁兼（jiān）容（róng）的最好辦法是，將所（suǒ）有的數字及模擬電路均視為對高頻信（xìn）號（hào）響 應的電路，用高頻設計方法來處理電費屏蔽、PCB布線和共模濾波。

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