产品检测中的EMC解决方案_emc测试项及解决方案

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产品检测中的EMC解决方案

电磁兼容检测在电气、电子产品检测中占据着很重要的位置，随着电磁环境越来越复杂，电子电路越来越敏感，设计者也就越来越重视电磁兼容的设计问题。针对实验室在日常的产品检测过程中出现的EMC问题，实验室进行了分析总结提出了以下改进方案。

一、ESD试验产品的接地处理

电磁兼容设计中，ESD产生的破坏性和干扰性是相当厉害的，ESD的超高电压不仅可以在电路板各处流窜干扰，使系统无法正常工作以致死机，在连续的高压冲击下，甚至可以把电子器件毁坏。如果能很好地运用接地技术，就能将ESD的影响降到最小。接地之所以有这种效果，其原因是接地能够很好地将静电泄放给大地，同时也可以起到屏蔽保护的作用，改善抗干扰的性能。当然，不合理的接地处理，效果可能就恰恰相反，在产品检测中就经常出现因接地不当而造成产品的ESD缺陷。以下是ESD常见缺陷和解决措施：

1、信号电压参考地同时连接电源地和外壳地，我们知道电源地电位本身就不稳定，如果在外壳再施加ESD高电压，就会使参考地电平发生变化，从而导致信号电平发生相对变化，对于低电平电路输入输出信号，这种干扰是非常厉害的。

整改途径：隔离电源地和外壳地，避免两者之间串联。

2、浮地：信号电压参考地与大地隔离，这种处理可以使整个系统的抗干扰能力改善，特别是对输入信号的抗共模骚扰的抑制能力要强。但如果信号地与大地的没有很好的隔离或者绝缘电阻太小，当静电累积到一定程度，就会产生静电传导ESD，静电电场强度大时还会产生感应ESD，对设备内部的器件造成损坏，尤其是COMS器件。

整改途径：确保足够大的绝缘电阻，阻值不小50MΩ，最好是将机壳接地，其余全部浮空。

3、静电屏蔽要求可靠的接地，接地不好不够无法形成低阻抗泄放路径，在做敏感电路的保护设计时，为防止静电感应和磁场感应常采用屏蔽地，隔离ESD能量需要正确的分割信号地和屏蔽地，这种技术的运用就让静电能够快速地泄放，从而抵抗ESD高压的连续冲击。整改途径：屏蔽地和机壳交流地连接的最低阻抗点连接，让ESD能量通过机壳地泄放。

4、PCB板接地回路面积太大，最小化接地阻抗是PCB板接地设计的目的，从而减少ESD接地回路干扰。整改途径：

a)单层PCB的接地线，接地线的宽度应尽可能的宽，否则会引起线路阻抗与电感的变化

b)双层PCB的接地线，对于数字电路优先使用地格栅/点阵布线，这种布线方式可以减少接地阻抗，接地回路和信号环路。也可以用另一种布局将接地层放在一边，信号和电源线放于另一边。这种布置方式中可以进一步减少接地回路和阻抗，需注意的是在电源线与接地层之间要接去耦电容。

c)保护环是一种可以将充满噪声的环境（比如射频电流）隔离在环外的接地技术，一般情况下保护环不会电流流过。

以上只是汇总了产品检测中一部分ESD问题和解决方案，在不同的实验条件和电磁环境，ESD问题都不尽相同，而实际的接地系统也存在着一些必须注意的问题，如接地方式、接地导线以及屏蔽的完整等，这要求我们不断地从实验整改中去探索和积累，从而达到通过ESD检测的最终目的。

二、辅助测试设备抗干扰的改良

在进行EMC传导抗扰度试验中，干扰信号不仅仅通过电源线和信号线传导或耦合到被测设备，在没有去耦设备的情况下对被测设备的辅助设备也是有很强的干扰作用，检测过程如果辅助设备出现异常情况，就会影响我们对主设备试验结果的判断。以下是测试中遇到的问题和解决方法：

PC机与EUT之间通连接线进行通讯时（见图1），干扰信号经连接线传导而影响PC的正常工作，导致死机或误操作的现象的发生。下图2、3为电快速

图1 试验连接示意图 脉冲群试验过程中用示波器捕捉到从EUT设备USB端口输出的脉冲干扰信号，该信号通过USB线传给PC，导致PC误操作甚至死机，而EUT设备工作状态正常。由捕获的信号分析，我们可以得到两个重要的信息：干扰信号的脉冲宽度和幅度大小，脉冲宽度为200us，幅度大小为23V左右。原理上输入PC的干扰信号，其脉冲宽度不会对PC的正常工作产生影响，它只能影响上位机软件的正常工作，使软件死机或者工作间断。而干扰信号的幅度过大，不但会影响上位机软件的工作状态还会导致PC机无法正常工作。因此，要确保PC机正常工作，就

图2 脉冲宽度

图3 脉冲幅度

必须将传导过来的干扰信号进行处理，衰减干扰电平的幅度，相对PC硬来说，在线路板上进行改良，实施难度要大些，考虑的因素也要多，比如：传输速率、工作稳定性、数据传输等。而在传输连接线上处理就要简单得多了（如图4、5），因试验用的PC机USB端口抗干扰能力太弱，故在机箱内USB的扩展双绞线上加绕磁环，采用带磁环的USB线连接，同时把设备USB接口外壳接地，经改良后PC机USB端口抗干扰的能力明显加强。

图4 USB线加磁环

图5 PC内部加绕磁环

以上是在干扰电平幅度不大的情况下，可以通过加绕磁环来抑制和衰减干扰信号。除此之外我们也可以像串口和网口一样加USB隔离器进行处理，保护PC机的正常工作，但由于USB信号流的方向是靠D+、D-两个信号的幅值一起来判断的，而且不是取差值判断的，要实现电气隔离仍存在技术难点，常采用的隔离方法是：光电隔离、USB借口转换出RS232或者RS485后在接串口隔离以及无线隔离技术，采用上述隔离技术能使很好地隔离高电压的干扰信号，保障USB通讯的正常进行，从成本来说相对就高很多了。