产品前期做过一次是 EMC 实验,当时打 RS 就挂掉了。后来检测出直接原因是某块主板上的 CAN 通讯挂了 ,将产品拿回公司后用对讲机发射 470MHz 频率的辐射波对产品进行测试,最终将问题定位在了晶振电路部分(关于排查过程此处不做详细解释),最直接的体现就是禁用外部晶振,启用内部晶振之后,产品进行简单的对讲机测试是可以正常工作的。这里也给我们 pcb layout 工程师提个醒,要特别关注晶振电路的布局布线,晶振电路比较容易拾取干扰产生皮尔斯振荡,让你的系统跑崩掉,然后让你查问题查到怀疑人生。
表 1 某产品EMC部分国标测试大纲
如上表 1 所示为某电子产品的行业电磁兼容实验项目,主要分为
1.RS
2.CS
3.ESD
4.EFT
5.Surge。
依据每种实验可能对产品造成的损坏程度,由轻到重按 RS、CS、ESD、EFT、Surge 依次进行实验。
第一项 RS 实验,即射频电磁场辐射抗扰度实验。测试方法参考国际标准 IEC 61000-4-3 或者国标 GB/T 17626.3 。行业国标给出的测试标准是:
场强(V /m):10 ;
频率范围(MHz):80~1000 ,给我们产品做实验的测试机构用的是德国的制造商 R&S 的一款 ESU40 设备,可以发射10kHz~18GHz的辐射频率;
扫描速率(10oct/s):1.5*10^-3;
调制幅度:80%(1kHz 正弦);
下图 1 为典型的试验设施布置
图 1 典型的试验设施布置
实验过程:将两只样品 A 和 B 按照下图 2 所示稳定摆放在实验台上,将产品引出的待测电源线和信号线置于测试桌前面。先手动调下天线的大概方位,之后在观测室再调节水平垂直发射方位。如下图 3 所示,该测试机构采用的是对数周期天线(对数周期天线是一种非频变天线,所谓非频变是指天线的阻抗、方向图、增益、驻波比等电特性随频率的对数成周期性变化,并在很宽的频带内保持基本不变。)
图 2 试验样品放置图
图 3
接下来在观察室分别对样机做水平与垂直两个方向上的 RS 80~1000MHz的 RS 测试。此处将测试驻留时间设置为 3s,我司产品国标为不小于 1s 的驻留时间。本次测试两台样机在水平与垂直两个方向上均能通过测试。
第二项 CS 实验,即射频场感应的传导骚扰抗扰度实验(包括电源线传导抗扰度和信号线传导抗扰度)。测试方法参考国际标准 IEC 61000-4-6 或者国标 GB/T 17626.6 。行业国标给出的测试标准是:
频率范围(MHz):0.15~80,给我们产品做实验的测试机构用的是德国的制造商 FRANKONIA 制造的一款 CIT-10/75 设备;
电压dB(uV):140;(如下图表 2 为 IEC 61000-4-6 的试验等级)
表 2 试验等级
调制幅度:80%(1kHz 正弦)
如下图 4 将样机 A 接入带有耦合传导干扰的电路中去,具体做法是将供电电源接入干扰耦合器前端,然后同传导干扰发生器发出额干扰一同叠加送入待测样机。本次实验设置步进为 0.5%,本次实验两台样机实验后做产品性能测试均能通过测试。
图 4 抗扰度接线传导
第三项 ESD 实验,即静电放电抗扰度实验(包括接触放电和空气放电)。测试方法参考国际标准 IEC 61000-4-2 或者国标 GB/T 17626.2 。行业国标给出的测试标准是:
放电电压(kV):空气放电(绝缘体外壳)8,接触放电(导体外壳和耦合板)6,给我们产品做实验的测试机构用的是瑞士的制造商 EM-TEST 制造的一款 Dito 设备;
放电极性:正、负;
放电间隔:>=1s;
每点放电次数:10;
下图 5 为测试图,做完正负方向的空气与接触实验,样机正常工作,测试通过。
图 5
第四项 EFT 实验,即快速瞬变脉冲群抗扰度实验。测试方法参考国际标准 IEC 61000-4-4 或者国标 GB/T 17626.4 。行业国标给出的测试标准是:
瞬变脉冲电压(kV):AC电源线:2*(1±0.1)
其他连接线:1*(1±0.1)
重复频率(kHz):5*(1±0.2)
极性:正负
时间(min):1
如下图 6 所示接好线路连接图,因为试验台右上角的探测器供电是DC 24V,且试验本身是针对探测器,左上角控制器只是作为试验的配件,因此本实验 EFT 测试只做其他连接线电压等级,即 1*(1±0.1) kV。具体做法是:将控制器与探测器之间的三根导线置于紧贴红色框选金属盒(耦合装置)的上方,并固定住,图 7 是 EFT 发生器与耦合装置的连接图。试验过程中探测器样机读数无不符合行业国标要求的异常波动,且测试完成后通气测试正常工作,则 EFT 测试通过。
图 6 EFT 实验连线装置
图 7
第五项 Surge 实验,即浪涌(冲击)抗扰度实验。测试方法参考国际标准 IEC 61000-4-5 或者国标 GB/T 17626.5 。行业国标给出的测试标准是:
浪涌(冲击)电压(kV):AC电源线:线-线 1*(1±0.1)
AC电源线:线-地 2*(1±0.1)
其他连线: 线-地 1*(1±0.1)
试验次数:5
极性:正负
试验间隔(s):60
如下图 8 所示接好线路连接图,因为试验台右上角的探测器供电是DC 24V,且试验本身是针对探测器,左上角控制器只是作为试验的配件,因此本实验的 Surge 只测试其他连接线电压等级,即 线-地 1*(1±0.1) kV。,具体做法是:将浪涌耦合夹依次夹在控制器与探测器三根线靠近探测器的一端,然后依次按照行业国标的要求注入浪涌信号。试验过程中探测器样机读数无不符合行业国标要求的异常波动,且测试完成后通气测试正常工作,则 Surge 测试通过。
图 8 Surge 试验接线图
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