把電磁干擾與對(duì)策的一些心得經(jīng)驗(yàn)整理﹐希望有些幫助。
EMI 初步診斷步驟
整理的一套 EMI 診斷上的步驟﹐希望用系統(tǒng)的方式﹐快速的找出 EMI 的問(wèn)題。這里并不準(zhǔn)備探討一些理論計(jì)算或公式推演﹐將從實(shí)務(wù)上說(shuō)明。?
當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品無(wú)法通過(guò) EMI 測(cè)試﹐首先就要有一個(gè)觀念﹐找出其問(wèn)題點(diǎn)﹐此時(shí)千萬(wàn)不能有主觀的念頭﹐要在那些地方下對(duì)策。常常有許多有經(jīng)驗(yàn)的?EMI?工程師﹐由于修改過(guò)許多相關(guān)產(chǎn)品﹐對(duì)于產(chǎn)品可能造成 EMI 問(wèn)題的地方也非常了解﹐而習(xí)慣直接就下藥方﹐當(dāng)然一般可能非常有效，但是偶而也會(huì)遇到?jīng)]效果的﹐最后發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的關(guān)鍵都是之前認(rèn)為不可能的地方 ，之所以會(huì)出現(xiàn)這種情況﹐就是由于太主觀了。因此﹐不論產(chǎn)品特性熟不熟﹐我們都要逐一再確認(rèn)一次 ﹐甚至多次確認(rèn)。這是因?yàn)樵斐?EMI 的問(wèn)題往往是錯(cuò)綜復(fù)雜﹐并非單一點(diǎn)所造成。故反復(fù)的做確認(rèn)及診斷是非常重要的。?
將初步的診斷步驟詳列于下﹐并加以說(shuō)明其關(guān)鍵點(diǎn)﹐這些步驟看來(lái)似乎非常平凡簡(jiǎn)單﹐不像介紹對(duì)策方法各種理論秘籍絕招層出不窮﹐變化奧妙。其實(shí)﹐許多資深 EMI 工程師在其對(duì)策處理時(shí)﹐大部份的時(shí)間都在重復(fù)這些步驟與判斷。筆者要再次強(qiáng)調(diào)﹐只有真正找到造成 EMI 問(wèn)題的關(guān)鍵﹐才是解決 EMI 的最佳途徑﹐若僅憑理論推測(cè)或經(jīng)驗(yàn)判斷﹐有時(shí)反而會(huì)花費(fèi)更多的時(shí)間和精力。
步驟一
將桌子轉(zhuǎn)到待測(cè)（EUT）最大發(fā)射的位置﹐初步診斷可能的原因﹐并關(guān)掉 EUT 電源加以確認(rèn)。?
（說(shuō)明）?
由于?EMI 測(cè)試上﹐EUT 必須轉(zhuǎn) 360 度而天線由 1m 到 4m 變化﹐其目的是要記錄輻射最大的情況。同樣地﹐當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)無(wú)法通過(guò)測(cè)試時(shí)﹐首先我們先將天線位置移到噪聲接收最大高度﹐然后將桌子轉(zhuǎn)到最差角度﹐此時(shí)我們知道在 EUT 面對(duì)天線的這一面輻射最強(qiáng)﹐故可以初步推測(cè)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(jīng)過(guò)等。?
另外須注意的是要關(guān)掉 EUT 的電源﹐看噪聲是否存在﹐以確定噪聲確實(shí)是由 EUT 所產(chǎn)生。曾見測(cè)試 Monitor 一直無(wú)法解決某一點(diǎn)的干擾﹐結(jié)果其噪聲是由 PC 所造成而非 Monitor 的問(wèn)題﹐亦有在 OPEN SITE 測(cè)試 Monitor 發(fā)現(xiàn)某幾點(diǎn)無(wú)法通過(guò)﹐由測(cè)試接收儀器的聲音判斷應(yīng)是Monitor 產(chǎn)生﹐結(jié)果關(guān)掉電源發(fā)現(xiàn)噪聲依然存在﹐所以關(guān)掉 EUT 電源的步驟是必須的﹐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﹐看干擾的噪聲是否降低或消失。?
（說(shuō)明）?
若取下某一電纜而干擾的頻率減小或者消失﹐則可知此電纜已成為天線將機(jī)板內(nèi)的噪聲輻射出來(lái)。事實(shí)上﹐仔細(xì)分析造成 EMI 的關(guān)鍵﹐我們可以用一個(gè)很簡(jiǎn)單的模式來(lái)表示。
任何 EMI 的 Source 必須要有天線的存在﹐才能產(chǎn)生輻射﹐若僅單獨(dú)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(yīng)便把能量輻射到空間。所以 EMI 的對(duì)策除了針對(duì)噪聲源（Source)做處理外﹐最重要的查破壞產(chǎn)生輻射的條件----天線。以往我們最常看到談 EMI 對(duì)策離不開屏蔽（Shielding),濾波（Filter),接地（Grounding)﹐對(duì)于接地往往一塊電路板多已固定﹐而無(wú)法再做處理﹐因?yàn)檫@一部份在電路板布線（Layout)時(shí)就須仔細(xì)考慮﹐若板子已完成則此時(shí)可變動(dòng)的空間就非常小﹐一般方式僅能找出噪聲小的接地處用較粗的地線連接﹐減低共模（Common mode)噪聲。屏蔽所牽涉的材質(zhì)與花費(fèi)亦甚高﹐濾波的方式則是常可見 Bead 電感等﹐往往用了一大堆亦不甚見效﹐何以如此﹐許多時(shí)候是我們沒有解決其輻射的天線效應(yīng)。一般而言﹐噪聲的能量并不會(huì)因加一些對(duì)策組件便消失﹐也就是能量不減﹐ 我們所要做的工作是如何避免噪聲輻射到空間（輻射測(cè)試）或由電源傳出（傳導(dǎo)測(cè)試）。 在此我們整理了產(chǎn)生輻射常見的幾種情形供讀者參考。
（1）機(jī)器外部連接之電纜成為輻射天線
由于機(jī)器本身外部所連接的電纜成為天線效應(yīng)﹐將噪聲輻射到空間﹐此時(shí)噪聲的大小和電纜的長(zhǎng)度有關(guān)﹐因電纜的天線效應(yīng)相對(duì)于噪聲半波長(zhǎng)時(shí)共振情形會(huì)最大﹐也往往是造成 EMI 無(wú)法通過(guò)測(cè)試。在解決這個(gè)問(wèn)題前必須要做一些判斷﹐否則很容易疏忽而浪費(fèi)時(shí)間。?
（a）噪聲是由機(jī)器內(nèi)部電路板或接地所產(chǎn)生?
此情形為將電纜取下﹐或加一 Core 則噪聲減低或消失。此時(shí)必須做的一個(gè)步驟是將線靠近機(jī)器（不須直接連接）看噪聲是否會(huì)存在﹐若噪聲并沒有升高﹐則可確實(shí)判定由機(jī)器內(nèi)部產(chǎn)生﹐若將電纜靠近而干擾噪聲馬上升高﹐由此時(shí)請(qǐng)參考（b）的說(shuō)明。?
（b）噪聲是由機(jī)器內(nèi)部耦合到電纜線上﹐而使電纜成為輻射天線。?
這一點(diǎn)是許多測(cè)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(jī)器本身的噪聲能量相當(dāng)大﹐一旦有天線靠近則立刻會(huì)耦合至天線而輻射出來(lái)。在實(shí)際測(cè)試中﹐我們發(fā)現(xiàn)許多通訊產(chǎn)品有這類情形發(fā)生﹐此時(shí)若單純用 Core 或 Bead 去處理﹐并不能真正的解決問(wèn)題。?
（2）機(jī)器內(nèi)部的引線﹐連接線成為輻射天線?
由于許多產(chǎn)品內(nèi)部常有一些電線彼此連接工作廳﹐當(dāng)這些線靠近噪聲源很容易成為天線﹐將噪聲輻射出去。針對(duì)此點(diǎn)的判斷﹐在 200MHz 以下之噪聲﹐我們可以在線上加一 Core 來(lái)判斷噪聲是否減低﹐而對(duì)于 200MHz 以上之高頻噪聲﹐我們可以將線的位置做前后左右的移動(dòng)﹐看噪聲是否會(huì)增大或減小。?
（3）電路板上的布線成為輻射天線?
由于走線太長(zhǎng)或靠近噪聲源而本身被耦合成為發(fā)射天線﹐此種情形當(dāng)外部電纜都取下﹐而僅剩電路板時(shí)﹐在頻譜儀上可看見噪聲依然存在﹐此時(shí)可用探棒測(cè)量電路板噪聲最強(qiáng)的地方﹐找到輻射的問(wèn)題加以解決。關(guān)于探測(cè)的工具及方法﹐將于后詳細(xì)說(shuō)明。
（4）電路 板上的組件成為輻射來(lái)源
由于所使用的 IC 或 CPU 本身在運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生很大的輻射﹐使得 EMI 測(cè)試無(wú)法通過(guò)﹐卵石種情往往在經(jīng)過(guò)（1）﹑（2）﹑（3）的分析后噪聲依然存在﹐通常解決的方法不外換一個(gè)類似的組件 ﹐看 EMI 特性是否會(huì)好一些。另外就是電路板重新布線時(shí)﹐將其擺放于影響最小的位置﹐也就是附近沒有 I/O Port 及連接線等經(jīng)過(guò)﹐當(dāng)然若情況允許﹐將整個(gè)組件用金屬外殼包覆（Shielding)也是一種快速有效的方法。?
由以上的分析介紹我們可以了解﹐造成電磁干擾輻射最關(guān)鍵的地方就是電線的問(wèn)題﹐當(dāng)有了適當(dāng)?shù)奶炀€條件存在很容易就產(chǎn)生干擾﹐另外電源線往往亦是造成天線效應(yīng)的主因 ﹐這是在許多EMI 對(duì)策中最容易疏忽的。?
步驟三
電源線無(wú)法移去﹐可在其上夾 Core 或水平垂直擺動(dòng)﹐看噪聲是否有減小或變化。若產(chǎn)品有電池設(shè)備則可取下電源線判斷﹐如 Notebook PC 等。?
（說(shuō)明）
如前所述電源線往往是會(huì)成為輻射天線﹐尤其是 Desktop PC 類產(chǎn)品﹐往往 300MHz 以上的噪聲會(huì)由空間耦合到電源線上﹐所以判斷產(chǎn)品的電源線是否受到感染是必須的步驟。由于噪聲頻帶的影響﹐對(duì) 200MHz 以下可用加 Core 的方式（可一次多加數(shù)個(gè)）判斷﹐對(duì)于 200MHz 以上的噪聲﹐由于此時(shí) Core 的作用不大﹐可將電源線水平擺放和垂直擺放﹐看干擾噪聲是否有差別﹐若水平和垂直有很明顯的差別﹐則可一邊擺動(dòng)電源線一邊看頻譜儀（Spectrum)上噪聲之大小有否變化﹐如此便可知道電源線有否干擾。?
至于若發(fā)現(xiàn)電源線會(huì)產(chǎn)生輻射時(shí)如何解決﹐一般皆不好處理﹐通常先想辦法使機(jī)器內(nèi)的噪聲減小﹐以避免電源線的二次輻射﹐而使用 Shielded 線一般對(duì)輻射的影響并不大﹐故換一條不同長(zhǎng)度的電源線﹐有時(shí)也會(huì)有很好的效果。
由這一點(diǎn)我們可知道﹐除了要使可能產(chǎn)生輻射噪聲的組件遠(yuǎn)離 I/O Port 外﹐其也須盡量遠(yuǎn)離電源線及 Switching power supply 的板子﹐以免耦合到電源線上使得輻射及傳導(dǎo)皆無(wú)法通過(guò)測(cè)試。
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。
（說(shuō)明）?
依前三項(xiàng)方式大略找了一下問(wèn)題后﹐我們必須再做一些檢查﹐因?yàn)橥高^(guò)這些檢查﹐也許不須做任何修改﹐便可通過(guò) EMI 測(cè)試。例如檢查電纜端的螺絲是否鎖緊﹐有時(shí)將松掉的螺絲上緊﹐可加強(qiáng)電纜線的屏蔽效果。另外可檢查看看機(jī)器外接的 Connector 的接地是否良好﹐若外殼為金屬而有噴漆﹐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(cè)和連接端的地密合﹐以致無(wú)法充份達(dá)到屏蔽的效果。 ?
各種接頭如 Keyboard 及 Power supply 常常由于接頭的插頭與機(jī)器上的插座間的密合度不好 ﹐影響了干擾噪聲的輻射。檢查的方式可將接頭拔掉看噪聲是否減小﹐減小表示兩種冊(cè)可﹐一為線上本身輻射干擾﹐另一為接頭間接觸不好﹐此時(shí)插上接頭﹐用手銷微將接頭端左右搖動(dòng)﹐看噪聲是否會(huì)減小或消失﹐若會(huì)減小可將 Keyboard 或 Power supply 的連接頭﹐用銅箔膠帶貼一圈﹐以增加其和機(jī)器接頭的密合度﹐這一點(diǎn)也是實(shí)測(cè)上很容易被疏忽﹐而會(huì)誤判機(jī)器的 EMI為何每次測(cè)時(shí)好時(shí)壞﹐或花許多時(shí)間在其它的對(duì)策上面.?
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