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關(guān)于EMC輻射發(fā)射整改一些心得體會
日期：2024-09-20 10:32
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摘要： 當(dāng)一個產(chǎn)品無法通過 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(jīng)驗的 EMI 工程師﹐由于修改過許多相關(guān) 產(chǎn)品﹐對于產(chǎn)品可能造成 EMI 問題的地方也非常了解﹐而習(xí)慣直接就下**﹐當(dāng)然一般皆可能 非常有效﹐但是偶而也會遇到很難修改下來﹐*后發(fā)現(xiàn)問題的關(guān)鍵都是起行認(rèn)為不可能的地方 ﹐之所以會種疏失﹐就是由于太主觀了。因此﹐不論產(chǎn)品特性熟不熟﹐我們都要逐一再確認(rèn)一次 ﹐甚而多次確認(rèn)。這是因為造成 EMI 的問題往往是錯綜復(fù)雜﹐并非單一點所造成。故...
當(dāng)一個產(chǎn)品無法通過 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(jīng)驗的 EMI 工程師﹐由于修改過許多相關(guān) 產(chǎn)品﹐對于產(chǎn)品可能造成 EMI 問題的地方也非常了解﹐而習(xí)慣直接就下**﹐當(dāng)然一般皆可能 非常有效﹐但是偶而也會遇到很難修改下來﹐*后發(fā)現(xiàn)問題的關(guān)鍵都是起行認(rèn)為不可能的地方 ﹐之所以會種疏失﹐就是由于太主觀了。因此﹐不論產(chǎn)品特性熟不熟﹐我們都要逐一再確認(rèn)一次 ﹐甚而多次確認(rèn)。這是因為造成 EMI 的問題往往是錯綜復(fù)雜﹐并非單一點所造成。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﹐并加以說明其關(guān)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復(fù)這些步驟與判斷。筆者要再次強調(diào)﹐只有真正找到造成 EMI 問題的 關(guān)鍵﹐才是解決 EMI 的*佳途徑﹐若僅憑理論推測或經(jīng)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(zhuǎn)到待測（EUT）*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)。 （說明）
由于 EMI 測試上﹐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*大的 情況。同樣地﹐當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)無法通過測試時﹐首先我們先將天線位置移到噪聲接收*大高度﹐然 后將桌子轉(zhuǎn)到*差角度﹐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(jīng)過等。
另外須注意的是要關(guān)掉 EUT 的電源﹐看噪聲是否存在﹐以確定噪聲確實是由 EUT 所產(chǎn)生。曾見 測試 Monitor 一直無法解決某一點的干擾﹐結(jié)果其噪聲是由 PC 所造成而非 Monitor 的問題﹐ 亦有在 OPEN SITE 測試 Monitor 發(fā)現(xiàn)某幾點無法通過﹐由測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。
若取下某一電纜而干擾的頻率減小或甚而消失﹐則可知此電纜已成為天線將機板內(nèi)的噪聲輻射 出來。事實上﹐仔細(xì)分析造成 EMI 的關(guān)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﹐才能產(chǎn)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(yīng)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﹐*重要的查破壞產(chǎn)生輻射的條件----天線。 以往我們*?？吹秸?EMI 對策離不開屏蔽（Shielding),濾波（Filter),接地（Grounding)﹐對 于接地往往一塊電路板多已固定﹐而無法再做處理﹐因為這一部份在電路板布線（Layout)時就 須仔細(xì)考慮﹐若板子已完成則此時可變動的空間就非常小﹐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)與花費亦甚高﹐濾 波的方式則是?？梢?Bead 電感等﹐往往用了一大堆亦不甚見效﹐何以如此﹐許多時候是我們 沒有解決其輻射的天線效應(yīng)。一般而言﹐噪聲的能量并不會因加一些對策組件便消失﹐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（輻射測試） 或由電源傳出（傳導(dǎo)測試）。 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）機器外部連接之電纜成為輻射天線
由于機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﹐此時噪聲的大小和電纜 的長度有關(guān)﹐因電纜的天線效應(yīng)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(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﹐若噪聲并沒有升高﹐則可確實判定由機器內(nèi)部產(chǎn)生﹐若將 電纜靠近而干擾噪聲馬上升高﹐由此時請參考（b）的說明。
（b）噪聲是由機器內(nèi)部耦合到電纜線上﹐而使電纜成為輻射天線。
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(dāng)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(fā)現(xiàn)許多通訊 產(chǎn)品有這類情形發(fā)生﹐此時若單純用 Core 或 Bead 去處理﹐并不能真正的解決問題。
（2）機器內(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后左右的移動﹐看 噪聲是否會增大或減小。
（3） 電路板上的布線成為輻射天線
由于走線太長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﹐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(guān)于探測的工具及方法﹐將于后詳細(xì)說明。
（4）電路 板上的組件成為輻射來源
由于所使用的 IC 或 CPU 本身在運作時產(chǎn)生很大的輻射﹐使得 EMI 測試無法通過﹐卵石種情往 往在經(jīng)過（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類似的組件 ﹐看 EMI 特性是否會好一些。另外就是電路板重新布線時﹐將其擺放于影響*小的位置﹐也就 是附近 沒有 I/O Port 及連接 線等 經(jīng)過 ﹐ 當(dāng)然 若情況 允許﹐ 將 整個 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*關(guān)鍵的地方就是電線的問題﹐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 EMI 對策中*容易疏忽的。
步驟三：
電源線無法移去﹐可在其上夾 Core 或水平垂直擺動﹐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。
如前所述電源線往往是會成為輻射天線﹐尤其是 Desktop PC 類產(chǎn)品﹐往往 300MHz 以上的 噪聲會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 200MHz 以下可用加 Core 的方式（可一次多加數(shù)個） 判斷﹐對于 200MHz 以上 的噪聲﹐由于此時 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)電源線會產(chǎn)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(nèi)的噪聲減 小﹐以避免電源線的二次輻射﹐而使用 Shielded 線一般對輻射的影響并不大﹐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)皆無法通過測 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。
依前三項方式大略找了一下問題后﹐我們必須再做一些檢查﹐因為透過這些檢查﹐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和連接端的地密合﹐以致無法充份達(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﹐減小表示兩種冊可﹐一為 線上本身輻射干擾﹐另一為接頭間接觸不好﹐此時插上接頭﹐用手銷微將接頭端左右搖動﹐看 噪聲是否會減小或消失﹐若會減小可將 Keyboard 或 Power supply 的連接頭﹐用銅箔膠帶貼 一圈﹐以增加其和機器接頭的密合度﹐這一點也是實測上很容易被疏忽﹐而會誤判機器的 EMI 為何每次測時好時壞﹐或花許多時間在其它的對策上面.
將初步的診斷步驟詳列于下﹐并加以說明其關(guān)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復(fù)這些步驟與判斷。筆者要再次強調(diào)﹐只有真正找到造成 EMI 問題的 關(guān)鍵﹐才是解決 EMI 的*佳途徑﹐若僅憑理論推測或經(jīng)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(zhuǎn)到待測（EUT）*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)。 （說明）
由于 EMI 測試上﹐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*大的 情況。同樣地﹐當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)無法通過測試時﹐首先我們先將天線位置移到噪聲接收*大高度﹐然 后將桌子轉(zhuǎn)到*差角度﹐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(jīng)過等。
另外須注意的是要關(guān)掉 EUT 的電源﹐看噪聲是否存在﹐以確定噪聲確實是由 EUT 所產(chǎn)生。曾見 測試 Monitor 一直無法解決某一點的干擾﹐結(jié)果其噪聲是由 PC 所造成而非 Monitor 的問題﹐ 亦有在 OPEN SITE 測試 Monitor 發(fā)現(xiàn)某幾點無法通過﹐由測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。
若取下某一電纜而干擾的頻率減小或甚而消失﹐則可知此電纜已成為天線將機板內(nèi)的噪聲輻射 出來。事實上﹐仔細(xì)分析造成 EMI 的關(guān)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﹐才能產(chǎn)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(yīng)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﹐*重要的查破壞產(chǎn)生輻射的條件----天線。 以往我們*?？吹秸?EMI 對策離不開屏蔽（Shielding),濾波（Filter),接地（Grounding)﹐對 于接地往往一塊電路板多已固定﹐而無法再做處理﹐因為這一部份在電路板布線（Layout)時就 須仔細(xì)考慮﹐若板子已完成則此時可變動的空間就非常小﹐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)與花費亦甚高﹐濾 波的方式則是?？梢?Bead 電感等﹐往往用了一大堆亦不甚見效﹐何以如此﹐許多時候是我們 沒有解決其輻射的天線效應(yīng)。一般而言﹐噪聲的能量并不會因加一些對策組件便消失﹐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（輻射測試） 或由電源傳出（傳導(dǎo)測試）。 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）機器外部連接之電纜成為輻射天線
由于機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﹐此時噪聲的大小和電纜 的長度有關(guān)﹐因電纜的天線效應(yīng)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(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﹐若噪聲并沒有升高﹐則可確實判定由機器內(nèi)部產(chǎn)生﹐若將 電纜靠近而干擾噪聲馬上升高﹐由此時請參考（b）的說明。
（b）噪聲是由機器內(nèi)部耦合到電纜線上﹐而使電纜成為輻射天線。
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(dāng)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(fā)現(xiàn)許多通訊 產(chǎn)品有這類情形發(fā)生﹐此時若單純用 Core 或 Bead 去處理﹐并不能真正的解決問題。
（2）機器內(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后左右的移動﹐看 噪聲是否會增大或減小。
（3） 電路板上的布線成為輻射天線
由于走線太長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﹐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(guān)于探測的工具及方法﹐將于后詳細(xì)說明。
（4）電路 板上的組件成為輻射來源
由于所使用的 IC 或 CPU 本身在運作時產(chǎn)生很大的輻射﹐使得 EMI 測試無法通過﹐卵石種情往 往在經(jīng)過（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類似的組件 ﹐看 EMI 特性是否會好一些。另外就是電路板重新布線時﹐將其擺放于影響*小的位置﹐也就 是附近 沒有 I/O Port 及連接 線等 經(jīng)過 ﹐ 當(dāng)然 若情況 允許﹐ 將 整個 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*關(guān)鍵的地方就是電線的問題﹐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 EMI 對策中*容易疏忽的。
步驟三：
電源線無法移去﹐可在其上夾 Core 或水平垂直擺動﹐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。
如前所述電源線往往是會成為輻射天線﹐尤其是 Desktop PC 類產(chǎn)品﹐往往 300MHz 以上的 噪聲會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 200MHz 以下可用加 Core 的方式（可一次多加數(shù)個） 判斷﹐對于 200MHz 以上 的噪聲﹐由于此時 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)電源線會產(chǎn)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(nèi)的噪聲減 小﹐以避免電源線的二次輻射﹐而使用 Shielded 線一般對輻射的影響并不大﹐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)皆無法通過測 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。
依前三項方式大略找了一下問題后﹐我們必須再做一些檢查﹐因為透過這些檢查﹐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和連接端的地密合﹐以致無法充份達(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﹐減小表示兩種冊可﹐一為 線上本身輻射干擾﹐另一為接頭間接觸不好﹐此時插上接頭﹐用手銷微將接頭端左右搖動﹐看 噪聲是否會減小或消失﹐若會減小可將 Keyboard 或 Power supply 的連接頭﹐用銅箔膠帶貼 一圈﹐以增加其和機器接頭的密合度﹐這一點也是實測上很容易被疏忽﹐而會誤判機器的 EMI 為何每次測時好時壞﹐或花許多時間在其它的對策上面.
