電磁干擾問題診斷整改及10步驟

1、.、八、-刖言電磁干擾的觀念與防制，在國(guó)內(nèi)已逐漸受到重視。雖然目前國(guó)內(nèi)并無嚴(yán)格管制電子產(chǎn)品的電 磁干擾（EMI ,但由于歐美各國(guó)多已實(shí)施電磁干擾的要求，加上數(shù) 字產(chǎn)品的普遍使用，對(duì) 電磁干擾的要求已是刻不容緩的事情。筆者由于啊作的關(guān)系，經(jīng)常遇到許多產(chǎn)品已完成成品 設(shè)計(jì)，因無法通過EMI測(cè)試，而使設(shè)計(jì)工程師 花費(fèi)許多時(shí)間和精力投入EMI的修改，由于 屬于事后的補(bǔ)救，往往投入許多時(shí)間 與金錢，甚而影響了產(chǎn)品上市的時(shí)機(jī)2.正確的診斷要解決產(chǎn)品上的EMI問題，若能在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初便加以考慮，則可以節(jié)省事 后再投入許多 時(shí)間與金錢。由于目前 EMI Design-in的觀念并不是十分普遍，而且 由于事先的

2、規(guī)劃并不能 保證其成品可以完全符合電磁干擾的測(cè)試在，所以如何正 確的診斷EMI問題，對(duì)于設(shè)計(jì)工 程師及EMI工程師是非常重要的。事實(shí)上，我們?nèi)绻袳MI當(dāng)做一種疾病，當(dāng)然平時(shí)的預(yù)防保養(yǎng)是很重要的， 而一旦有疾病則正確的診斷，才能得到快速的痊愈，沒有正確的診斷，找不到病 癥的源頭，往往事倍功 半而拖延費(fèi)時(shí)。故在EMI的問題上，常常看到一個(gè) EMI有 問題的產(chǎn)品，由于未能找到造成 EMI問題的關(guān)鍵，花了許多時(shí)間，下了許多對(duì)策，卻始終無法解決，其中亦不乏專業(yè)的EMI工程師。以往談到EMI往往強(qiáng)調(diào)對(duì)策方法，甚而視許多對(duì)策秘決或絕招，然而沒有正確的診斷，而在產(chǎn)品上加了一大堆EMI抑制組件，其結(jié)果往往只會(huì)

3、使 EMI情況更糟。筆者起初接觸產(chǎn)品EMI對(duì) 策修改時(shí)，會(huì)聽到資深EMI工程師說把所有EMI對(duì)策拿掉，就可 以通過測(cè)試。初 聽以為是句玩笑話，如今回想這是很寶貴的經(jīng)驗(yàn)談。而后亦聽到許多EMI工程師談到類似的經(jīng)驗(yàn)。本文中將舉出實(shí)際的例子，讓讀者更加了解EMI的對(duì)策觀念。一般提到如何解決EMI問題，大多說是case by case當(dāng)然從對(duì)策上而言，每一個(gè)產(chǎn) 品的特 性及電路板布線（layout情況不同，故無法用幾套方法而解決所有 EMI的問 題，但是長(zhǎng)久 以來，我們一直想要把處理 EMI問題并做適當(dāng)?shù)膶?duì)策，另外也提供專業(yè)的EMI工程師一種 參考方法。在此我們把電磁干擾與對(duì)策的一些心得經(jīng)驗(yàn)整理，希望

4、能對(duì)讀者有些幫助。 3.EMI初步診斷步驟我們提出一套EMI診斷上的參考驟，希望用有系統(tǒng)的方式，快速的找出 EMI 的問題。我們并不準(zhǔn)備探討一些理論計(jì)算或公式推演，將從實(shí)務(wù)上說明。當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品無法通過EMI測(cè)試，首先就要有一個(gè)觀念，找出無法通過的問題 點(diǎn)，此時(shí)千萬不能有主觀的念頭，要在那些地方下對(duì)策。常常有許多有經(jīng)驗(yàn)的 EMI工程師，由于修改過 許多相關(guān)產(chǎn)品，對(duì)于產(chǎn)品可能造成 EMI問題的地方也非 常了解，而習(xí)慣直接就下藥方，當(dāng) 然一般皆可能非常有效，但是偶而也會(huì)遇到很 難修改下來，最后發(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(huì)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

5、都要逐一再確認(rèn)一次， 甚而多次確認(rèn)。這是因?yàn)樵斐?EMI的問題往往是錯(cuò)綜復(fù)雜，并非 單一點(diǎn)所造成。 故反復(fù)的做確認(rèn)及診斷是非常重要的。我們將初步的診斷步驟詳列于下，并加以說明其關(guān)鍵點(diǎn)，這些步驟看來似乎非 常平凡簡(jiǎn)單，不像介紹對(duì)策方法各種理論秘籍絕招層出不窮，變化奧妙。其實(shí)， 許多資深EMI工程師 在其對(duì)策處理時(shí)，大部份的時(shí)間都在重復(fù)這些步驟與判斷。 筆者要再次強(qiáng)調(diào)，只有真正找到 造成EMI問題的關(guān)鍵，才是解決EMI的最佳途徑，若僅憑理論推測(cè)或經(jīng)驗(yàn)判斷，有時(shí)反而 會(huì)花費(fèi)更多的時(shí)間和精力。步驟一將桌子轉(zhuǎn)到待測(cè)（EUT最大發(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(cè)試

6、上，EUT必須轉(zhuǎn)360度而天線由1m到4m變化，其目的是要 記錄輻射最大的情況。同樣地，當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)無法通過測(cè)試時(shí)，首先我們先將天線位置移到噪聲接收最大高 度，然后將桌子轉(zhuǎn)到最差角度，此時(shí)我們知道在EUT面對(duì)天線的這一面輻射最強(qiáng)，故可以 初步推測(cè)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(shí)是由EUT所產(chǎn)生。曾見測(cè)試Moni tor 一直無法解決某一點(diǎn)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(cè)試Monitor發(fā)現(xiàn)某幾點(diǎn)無法通 過，由測(cè)試接收儀器的聲音判斷 應(yīng)是Moni tor產(chǎn)

7、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。（說明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(jī)板內(nèi)的噪聲 輻射出來。事實(shí)上，仔細(xì)分析造成 EMI的關(guān)鍵，我們可以用一個(gè)很簡(jiǎn) 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(dú)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(duì)策除了針對(duì)噪聲源（Source 做處理外，最重要的查破壞產(chǎn)生輻射的條件-天線。以往我們最

8、?？吹秸?EMI對(duì)策離不開屏蔽（Shielding,濾波（Filter,接地（Grounding，對(duì)于接地往往一塊電路板 多已固定，而無法再做處理，因?yàn)檫@一部份在電路板布線（Layout時(shí)就須仔細(xì)考慮，若板子已完成則此時(shí)可變動(dòng)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(fèi) 亦甚高，濾波的方式則是常可見 Bead電感等，往往用了一大堆亦不甚見 效，何以 如此，許多時(shí)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(huì)因加一些對(duì)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(cè)試或由

9、電源傳出（傳導(dǎo)測(cè)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(jī)器外部連接之電纜成為輻射天線由于機(jī)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(shí)噪聲 的大小和電纜的長(zhǎng)度有關(guān)，因電纜的天線效應(yīng)相對(duì)于噪聲半波長(zhǎng)時(shí)共振情形會(huì)最 大，也往往是造成EMI無法通過測(cè)試。在解決這個(gè)問題前必須要做一些判斷，否 則很容易疏忽而浪費(fèi)時(shí)間。(a噪聲是由機(jī)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(shí)必須做的一個(gè)步 驟是將線靠近 機(jī)器(不須直接連接 看噪聲是否會(huì)存在，若噪聲并沒有升高，則可 確實(shí)判定由機(jī)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(shí)請(qǐng)參考

10、(b的說明。(b噪聲是由機(jī)器內(nèi)部耦合到電纜線上，而使電纜成為輻射天線。這一點(diǎn)是許多測(cè)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(jī)器本身 的噪聲能量相當(dāng)大，一旦有天線靠近則立刻會(huì)耦合至天線而 輻射出來。在實(shí)際測(cè)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(shí)若單純 用Core或Bead去處理，并不能真正的解 決問題。(2機(jī)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(duì)此點(diǎn)的判斷，在 200MHz以下之噪聲，我們可

11、以在線上加一 Core來判斷噪聲是否減低，而對(duì)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(dòng)，看噪聲是否會(huì)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(zhǎng)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(shí)，在頻譜儀上可看見噪聲依然存在，此時(shí)可用探棒測(cè)量電路板噪聲最強(qiáng)的 地方，找到輻射的問題加以解決。關(guān)于探測(cè)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(yùn)作時(shí)產(chǎn)生很大的輻射，使得 EMI測(cè)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(gè)類 似

12、的組件，看EMI特性是否會(huì)好一些。另外就是電路板重新布線時(shí)， 將其擺放于影響最小 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(gè)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，造成電磁干擾輻射最關(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(duì)策中最容易疏忽的。步驟三電源線無法移去，可在其上夾 Core或水平垂直擺動(dòng)，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。（說明如前所述電源線往往是會(huì)成為輻

13、射天線，尤其是Desktop PC類產(chǎn)品，往往300MHz以上的 噪聲會(huì)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(duì)200MHz以下可用加Core的方式（可一次多加數(shù)個(gè) 判斷，對(duì)于200MHz以上的噪聲，由于此時(shí) 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(dòng)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(huì)產(chǎn)生輻射時(shí)如何解決，一般皆不好處理，通常先想辦法使 機(jī)器內(nèi)的噪 聲減小，以避免電源線的二次輻射，而使用Shielde

14、d線一般對(duì)輻射的影響并不大，故換一 條不同長(zhǎng)度的電源線，有時(shí)也會(huì)有很好的效果。由這一點(diǎn)我們可知道，除了要使可冊(cè)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(cè)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。（說明依前三項(xiàng)方式大略找了一下問題后，我們必須再做一些檢查，因?yàn)橥高^這些檢查，也許不須做任何修改，便可通過 EMI測(cè)試。例如檢查電纜端的螺絲是否鎖緊 ，有時(shí)將松掉的螺絲 上緊，可加強(qiáng)電纜線的屏蔽效果。另外可檢查看看機(jī)器外接的Co nn ector的接地是否良好，若外殼為金屬而有噴漆，則可考慮將 Co nn ector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(cè)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 supp