做電子行業的,肯定都多多少少會聽說過EMC或者涉及到EMC,但是很多時候,又不太清楚EMC到底是什么,或者會犯一些范圍上的錯誤,覺得哪些東西才算是EMC,另一些就不是了,那我們今天就從初學者的角度出發,帶大家認識一下EMC的定義和什么是EMC測試。筆者我會盡量以讓大家易懂的說法來講解,一些說法可能不夠嚴謹,建議已經有初步了解想要深入了解各種定義和規范的工程師,還是直接看相應標準的白皮書比較好。首先呢,EMC中文名叫電磁兼容,那好說,顧名思義就是和電磁場兼容。那何謂兼容?兼容就是,現有的電磁場不影響你,你也不要影響現有的電磁場,大家相安無事,那就叫兼容。但是吧,但凡你的設備帶點電,多少會受到外界電磁場影響,也多少會產生電磁場對外界進行影響,所以兼容并不是要求絕對的不影響,只要是別人對你設備的影響,你的設備可以扛住,不影響正常工作就算是你的設備對環境兼容;你對別人的干擾,也不要影響別人工作,那就是環境對你的設備兼容。
剛才說到的,其實是兩個方面,一方面是抗干擾(EMI),另一方面是干擾(EMS),EMI和EMS加起來,也就構成了EMC。如果覺得上面一大段字看著費勁,那我們也可以直接看下面這個圖。
??正如前面所說,EMC包括了EMS和EMI兩部分,那自然EMC測試也包含了EMS和EMI測試,只有兩邊規定要進行的測試項都通過了,我們才會認為該設備的EMC測試通過。EMS測試,或者說抗干擾測試,主要包含了3大類測試,分別是:輻射(發射)抗擾、傳導抗擾、脈沖抗擾,其中脈沖抗擾的范疇非常廣,包括了一種我們可能在整個EMC領域聽得最多,在很多實驗室、工廠車間都會用得到的測試:ESD抗擾測試,簡單來說就是防靜電測試,防靜電有多重要就不用我說了,畢竟就算儀器不怕電,冬天手被東西的靜電電到,人也不好受吧。此外,脈沖抗擾還包括了PQF電壓瞬變抗擾(簡單理解為防瞬間掉電/超電壓供電干擾)、浪涌(Surge)抗擾(或者說防雷擊)、EFT快速瞬時脈沖抗擾、PFMT電源頻率磁場抗擾等。而EMI測試,或者說干擾度測試,包含的東西則少一些,主要包括了兩大類:輻射放射測試和傳導放射測試。
為了簡化理解輻射抗擾、傳導抗擾、輻射放射和傳導放射,我畫了下面這幅圖:
??了解完什么是EMC和EMC測試之后,你大概會想,“那我的產品需要進行EMC測試嗎?”那這個問題的話,其實不好一概而論,如果你的產品是少量定制化的東西,那就根據客戶實際的要求來就好了;如果是批量上市產品的話,就應該遵循產品相關的標準和認證規范,比方說國內的CCC認證、歐盟的CE認證等。一般來說如果產品本身是帶無線電收發功能的,那EMC測試要求的測試項目數量也會相對多一些。具體而言,不同行業不同類型產品之間的要求往往會有很大的不同,筆者不可能在這里一一列出,你應該去查找自己產品相應標準和認證的白皮書,里面一般會詳細說明測試內容、條件以及結果指標要求等。測試的進行,多數是在專業的測試機構和實驗室進行,因為一方面測試需要大量專用儀器設備甚至是專門的場地,另一方面測試方也需要得到認證機構的資質認可。當然,一些高校和企業,也會搭建自己的EMC測試實驗室,這一來是研發需要,二來也是為了節省時間成本,盡可能快地拿到檢測結果也有助于盡快修改完善產品,加快上市周期。
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比方說,假設我設計了一個家用WiFi路由器,設計發射功率很高,去到了60dBm,但是對于這類產品的無線2.4G發射功率國內要求是≤20dBm的(這就算是輻射放射要求),那我原本特地選用更貴的更低損耗、更大功率的射頻器件,成本就浪費了,同時我還得想辦法把發射功率降下去:要是之前設計的功率是可調的還好,長期較低功率運行頂多是有一些參數劣化,但要是之前設計功率是固定的,那我還得考慮是要加一個衰減器,還是直接重新設計電路……正確的做法是,從一開始定好產品定位之后,就立刻開始查閱相關標準,確定需要注意的EMC要求,并且在電路設計、外殼等物理設計上,把EMC要求的相關要素考慮進去。比如,在設計電路時就做好電源濾波、在芯片器件選用時,選用供電輸入電壓允許范圍較寬的型號,避免過壓/欠壓干擾損壞、在外部接口處加上瞬態抑制二極管等。有條件的話,還可以考慮搭建起簡單的(甚至是完整的)EMC測試環境,以便在產品研發中前期進行模塊級別的EMC測試,及早發現問題并修復,若真的無可避免需要重新設計,亦可最大程度降低損失。
虹科是一家在測試測量行業經驗超過10年的高科技公司,虹科與世界知名的測量行業巨頭公司Marvin Test、Pickering Interface以及Active Technology合作多年,提供領域內頂尖水平的基于PXI/PXIe/PCI/LXI平臺的多種功能模塊,以及自動化測試軟件平臺和測試系統,通用臺式信號源設備等。事業部所有成員都受過國內外專業培訓,并獲得專業資格認證,所有工程師平均5年+技術經驗和水平一致贏得客戶極好口碑。我們積極參與行業協會的工作,為推廣先進技術的普及做出了重要貢獻。至今,虹科已經為全國用戶提供了100+不同的解決方案和項目,并且獲得了行業內用戶極好口碑。
剛才說到的,其實是兩個方面,一方面是抗干擾(EMI),另一方面是干擾(EMS),EMI和EMS加起來,也就構成了EMC。如果覺得上面一大段字看著費勁,那我們也可以直接看下面這個圖。
??正如前面所說,EMC包括了EMS和EMI兩部分,那自然EMC測試也包含了EMS和EMI測試,只有兩邊規定要進行的測試項都通過了,我們才會認為該設備的EMC測試通過。EMS測試,或者說抗干擾測試,主要包含了3大類測試,分別是:輻射(發射)抗擾、傳導抗擾、脈沖抗擾,其中脈沖抗擾的范疇非常廣,包括了一種我們可能在整個EMC領域聽得最多,在很多實驗室、工廠車間都會用得到的測試:ESD抗擾測試,簡單來說就是防靜電測試,防靜電有多重要就不用我說了,畢竟就算儀器不怕電,冬天手被東西的靜電電到,人也不好受吧。此外,脈沖抗擾還包括了PQF電壓瞬變抗擾(簡單理解為防瞬間掉電/超電壓供電干擾)、浪涌(Surge)抗擾(或者說防雷擊)、EFT快速瞬時脈沖抗擾、PFMT電源頻率磁場抗擾等。而EMI測試,或者說干擾度測試,包含的東西則少一些,主要包括了兩大類:輻射放射測試和傳導放射測試。
上面提到的類型中,有4個非常相似,又不好理解——輻射抗擾、傳導抗擾、輻射放射和傳導放射,別著急,筆者我這就給你捋清楚:我們可以把每個類型的4個字,拆成前后各兩個字看。
前兩個字的“輻射”,簡單說就是原本就打算對外發射電磁波的情況,這個廣義的電磁波包括了射頻微波、光、電場、磁場等;而“傳導”,指的則是原本不打算對外發射電磁波或者原本就是要接收電磁波的情形。
后兩個字的“抗擾”就不用多說了,就是抗干擾,一般來說,測試方法就是把設備放在特定的干擾電磁場環境(指定方向、強度、頻率、變化規律、時間等),然后進行一系列的設備功能測試,看通過率是否達到指標要求。而“放射”則指的是,產生了向外發射的電磁波。這種向外發射,對于原本就打算對外發射的情況(輻射放射),如發射天線,則直接測的是他的實際發射強度、功率等;對于不打算對外發射的情況(傳導放射),比如高頻或者大功率電路走線,會無可避免產生一些外溢電磁波,那測的就是這個外溢的參數。
為了簡化理解輻射抗擾、傳導抗擾、輻射放射和傳導放射,我畫了下面這幅圖:
??了解完什么是EMC和EMC測試之后,你大概會想,“那我的產品需要進行EMC測試嗎?”那這個問題的話,其實不好一概而論,如果你的產品是少量定制化的東西,那就根據客戶實際的要求來就好了;如果是批量上市產品的話,就應該遵循產品相關的標準和認證規范,比方說國內的CCC認證、歐盟的CE認證等。一般來說如果產品本身是帶無線電收發功能的,那EMC測試要求的測試項目數量也會相對多一些。具體而言,不同行業不同類型產品之間的要求往往會有很大的不同,筆者不可能在這里一一列出,你應該去查找自己產品相應標準和認證的白皮書,里面一般會詳細說明測試內容、條件以及結果指標要求等。測試的進行,多數是在專業的測試機構和實驗室進行,因為一方面測試需要大量專用儀器設備甚至是專門的場地,另一方面測試方也需要得到認證機構的資質認可。當然,一些高校和企業,也會搭建自己的EMC測試實驗室,這一來是研發需要,二來也是為了節省時間成本,盡可能快地拿到檢測結果也有助于盡快修改完善產品,加快上市周期。
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為了將來產品順利通過EMC測試,你需要做點什么?首先,當然不是等送測,然后根據結果改,送測的時候意味著你的產品已經基本定型,這個時候要改到符合EMC標準,這是最費勁也是耗費成本最高的,最壞的可能甚至需要重新設計一遍。
比方說,假設我設計了一個家用WiFi路由器,設計發射功率很高,去到了60dBm,但是對于這類產品的無線2.4G發射功率國內要求是≤20dBm的(這就算是輻射放射要求),那我原本特地選用更貴的更低損耗、更大功率的射頻器件,成本就浪費了,同時我還得想辦法把發射功率降下去:要是之前設計的功率是可調的還好,長期較低功率運行頂多是有一些參數劣化,但要是之前設計功率是固定的,那我還得考慮是要加一個衰減器,還是直接重新設計電路……正確的做法是,從一開始定好產品定位之后,就立刻開始查閱相關標準,確定需要注意的EMC要求,并且在電路設計、外殼等物理設計上,把EMC要求的相關要素考慮進去。比如,在設計電路時就做好電源濾波、在芯片器件選用時,選用供電輸入電壓允許范圍較寬的型號,避免過壓/欠壓干擾損壞、在外部接口處加上瞬態抑制二極管等。有條件的話,還可以考慮搭建起簡單的(甚至是完整的)EMC測試環境,以便在產品研發中前期進行模塊級別的EMC測試,及早發現問題并修復,若真的無可避免需要重新設計,亦可最大程度降低損失。
虹科是一家在測試測量行業經驗超過10年的高科技公司,虹科與世界知名的測量行業巨頭公司Marvin Test、Pickering Interface以及Active Technology合作多年,提供領域內頂尖水平的基于PXI/PXIe/PCI/LXI平臺的多種功能模塊,以及自動化測試軟件平臺和測試系統,通用臺式信號源設備等。事業部所有成員都受過國內外專業培訓,并獲得專業資格認證,所有工程師平均5年+技術經驗和水平一致贏得客戶極好口碑。我們積極參與行業協會的工作,為推廣先進技術的普及做出了重要貢獻。至今,虹科已經為全國用戶提供了100+不同的解決方案和項目,并且獲得了行業內用戶極好口碑。
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