产品设计中尽早进行 EMC测试的重要性

2017年12月12日Bruce Rose设计

产品设计中尽早进行 EMC测试的重要性

电磁兼容性(EMC)测试是产品设计过程中的关键组成部分在产品上市之前,获得EMC认证是必须要扫清的障碍,因此,在这一方面有着正确的设计就显得尤为重要。

但是,尽管意识到这项测试的重要性,发射测试通常在产品设计周期后期才进行。如此一来,预计发布时间之前发生项目延期和成本超额的风险便会增加,这种令人头痛的情况恰巧就在您不希望出现时发生了。

所以,最好在产品设计计划的不同时期进行EMC发射测试,确保在最后关头不会出现混乱的情况。

电磁兼容性测试(EMC)是什么?

EMC测试有助于尽可能降低设备所辐射或传导的发射对周围其它电子产品产生的干扰。EMC测试还确保您自己的电子设备在靠近其它电磁辐射源时,能够如期正常运作。

了解传导发射与辐射发射

电磁发射是产品所发出的射频(RF)能量。这包括两大类:传导发射与辐射发射。

在高达30MHz的频率时,许多电子设备中的导线与导体的工作效果没有天线那么好。因此,处在这样的频率时,无需担心辐射发射。但是,这些导线与导体能够通过共享的电源或负载传导RF能量,所产生的传导发射可能会影响到其它电子设备。

达到30MHz以上时,传导发射通常不再成为一个问题,但是这种情况下,导体和导线就和天线一样,可能会辐射RF能量,因此也可能对其它设备产生干扰。

在测量传导发射和辐射发射时,所采取的测试步骤和设备会稍有不同。用于缓和其影响的过滤元件很类似,但是电气值通常会有所不同。

电磁发射标准

美国(FCC第15部分)欧洲 (CISPR 22/EN 55022)对电磁发射有着各自的标准,两种方法广义上而言是“一致”的。这也就是说,假若您的设备满足了其中一种标准的要求,那么通常来说,也会相应达到另外一个标准。

此外,对传导发射与辐射发射有着不同的规范。美国和欧洲标准均对两种发射列出了限值,这对最终的系统也适用,包括电源在内。

电源EMC测试:客户须知

许多用于内部安装的电源会被当做独立的产品进行测试,查看是否满足EMC规范。虽然测试全系统时,在设计中采用符合标准的电源会最大程度降低出现EMC问题的可能性,但并不能保证凡事都是一帆风顺。采纳电源供应商推荐的电路设计,有助于应对这个问题。

壁式和桌面外部电源也要像独立产品一样进行设计与测试,以满足规范的要求。但是,假若您的设计里包含负载和电源装置,您将需要对整个系统进行测试,确保都满足EMC规范。此类电源的电路是装箱安置,要利用外部元件应对EMC挑战,比板上安装或底座安装电源要困难得多。

此外,还需要记住另一点,多数电源使用的是转换拓扑结构。这类电源拓扑结构不可避免地会产生辐射和传导发射, 其影响已被电源研发团队予以缓解。而且,对电源施加负载时,系统可能会进一步产生发射。要弥补电源和负载共同发射所带来的不确定性,最佳做法就是在电源的测试结果中留出一定幅度,为应用负载时产生的变数做准备。

应该尽早进行EMC测试的理由

有许多理由可以解释为什么在项目末期才进行EMC测试。一个是实施这种测试时存在可预见的困难——但是您可以向许多专业的实验室寻求帮助,它们可以提供所需的设备和人员。

另一个常见的误解就是电源是EMC问题出现的主要原因,因此,假若电源单独通过了测试 ,那么其所在的系统也会通过测试。实际情况并非如此,因为通常而言,电源是EMC问题的“信使”,而并不是问题产生的原因。

除此之外,还有成本的问题。临近生产阶段才更改设计所导致的花费,会比早期进行更改要高,而且早期屏蔽试验相对于全面的认证测试而言,成本要低很多。越早找到问题,修复的成本就越低。

测试EMC的不同方法

如果要在经过认证的实验室里利用校准测试套件实施最终的测试,可以尽早在内部进行测试,无需太多设备。

实施传导发射测试,您将需要适合的频谱分析仪和线路阻抗稳定网络(LISN)。实施辐射发射测试,配备适合的频谱分析仪和天线就足够了——不过,要记住,最好在没有电气干扰的环境中进行这项测试,在EMC天线和被测设备之间留有三米或以上的距离。

显示典型传导发射测试设置的图表
传导发射测试设置
显示典型辐射发射测试设置的图表
辐射发射测试设置

如果您愿意,您也可以选择在配备专业人员的测试实验室里开展早期测试。在专业机构进行初期试验的成本通常都很低,特别是将其与后期重新设计的成本相比时。此外,在高峰期之外为初步测试预订一小段时间是相对简单的。

值得信赖的合作伙伴

谁都不希望自己向管理层解释项目延期或超支的原因。通过在设计阶段的初期扫描EMC问题,您可以提前识别并解决相应的问题,而这时修复问题的成本还很低。

这类测试看起来会有些复杂、费时、费钱,这也就是为什么许多设计师选择向CUI等经验丰富的电源供应商寻求帮助,因为这些供应商可以帮助您做出正确的选择,在产品生命周期的任何阶段(包括最终认证在内)提供测试协助。

有用资源

更多信息,请阅读我们的EMC考量应用注释
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Bruce Rose

Bruce Rose

首席应用设计师

Bruce Rose在电子产品行业从事多年设计、销售和营销工作,主要致力于模拟电路和功率输送领域。他的工作经验涉及组织和主持国际研讨会、在超过40个技术大会和期刊中出版文章和发表演讲,并且获得了七项专利。Bruce不仅享受工作,更加享受与家人共度远足、骑行和玩皮划艇的美妙时光,同时还热衷于各种规模和型号的航空器。

 
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