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EMC测试之汽车辐射发射篇

发布时间:2022/5/31 15:33:49 来源:易磁通科技 点击次数:591

一、Basic knowledge:

 

辐射发射——简称RE,检测的是产品对外发出的辐射干扰。国际标准参考CISPR25,国标参考GBT18655。

这个标准分为Class1~5一共5个等级,等级5的要求最严格,一般汽车行业会选Class3到Class5,很少看到选Class1、 Class2的。当然很多车企都自己的企业标准。


二、How measure:

 

辐射发射的setup:(示例,请不求甚解即可。)


电磁兼容系统集成及代理商


辐射发射测试的线束长一般要求1.7m~2m。蓄电池和负载箱之间会用AN即人工网络。AN可以阻止EUT产生的射频电磁骚扰进入电网,同时衰减来自电网的干扰信号。测试频段一般为150kHz~2.5GHz,根据测试频段的不同天线也会不一样,一般按下列要求准备天线:(上图就是b)这种情况)

a) 0.15 MHz~30 MHz 1 m 单极垂直天线;

b) 30 MHz~200 MHz 双锥天线;

c) 200 MHz~1 000 MHz 对数周期天线;

d) 1 000 MHz~2 500 MHz 喇叭天线或对数周期天线。

除了150kHz~30MHz,其他频段在测试的时候还需要分天线水平极化和垂直极化两个方向来测试。有的整车厂对样品也提出了XYZ三个方向的测试要求。


三、S.Standard,Pass,MeasurementresultsorNo?

简单的判断是,通过接收机测试获得的频谱低于标准要求的限值。然而,测试标准通常规定三条曲线,即峰值、准峰值和平均值。根据标准要求,峰值+平均值低于限值,或准峰值+平均值低于限值。然而,由于准峰值的测试时间较长,因此通常根据峰值+平均值进行测试。当然,一切都取决于测试计划。

仔细观察测试频段,我们会发现它们不是连续的,而是一个接一个的。为什么?让我们来看看标准名称车辆、船舶和内燃机-无线电骚扰特性-用于保护车辆接收器的限制和测量方法。测试的目的是保护车辆接收器,而手机、对讲机和广播有固定的频段。所以我觉得有时候要求全频段扫描有点浪费。


四,How,IfNo?

坦白地说,EMC的辐射发射似乎不太可能一次通过,尤其是近年来,汽车制造商的标准变得越来越严格,产品变得越来越复杂,成本要求下降。特别是新能源的电机控制器,DCDC,近年来有哪些车辆?以太网,音频和视频。有点南。

如果辐射超标,不要急于改变。首先检查其他原因。给朋友三套组合拳,对自己的产品要有坚定的信心。

1.试验现场确认;2.试验样品确认;3.确认试验工作条件标准;

下图:


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五,Setup优化

如果这些都没有问题,我们只能纠正样品吗?这也是错误的。事实上,我们可以首先优化setup,例如负载,例如线束,例如接地。如果您选择的负载未超过EMC,您可能会遭受愚蠢的损失。如果您的线束做得不好,则不存在双绞线。如果应该使用屏蔽线,则不使用屏蔽线对测试结果有很大影响。还有接地。也许我做了一个铜箔贴纸是为了快速绘制,这是不可能的。


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如果最终定位是产品问题,那么整改的第一步是找到干扰源。有很多方法可以找到干扰源,老法师根据经验,捏手指计算。整改辐射发射的第一步是找到干扰源和耦合路径,否则以后的整改将没有线索,一切都取决于运气。如果你不是一个老法师,你可以使用以下方法:

经验法是指经验丰富的工程师知道产品的哪个模块根据超过标准的频段造成的。一方面,你需要有丰富的EMC经验,另一方面,你需要非常熟悉产品。

如果你有足够的EMC经验,对产品不太熟悉,你也可以通过看、闻、问、切等方式找到超标的原因。

如果你是一个新手,你没有任何EMC经验,也不熟悉产品,你不应该绝望。根据图中的其他方法诚实地检查,你也可以发现问题。负载箱法实际上是一种排除法。通过关闭不同的负载和输出信号,使可疑模块不能一个接一个地工作。虽然这种方法非常朴实,但只要你有耐心,你总能找到干扰源。当然,这种方法仅适用于干扰源,即输入模块和输出模块。如果它是一个内部模块,如晶体振动器和电源错误,则该方法不易使用。可以考虑采用近场探头法。近场探头法是指通过频谱分析仪的进入探头对被测产品一个区域和一个区域进行调查。如果相应的频段近场探头测量的干扰相对较大,则辐射发射的过量也可能与其有关。当然,这种方法需要打开带壳产品的盖子,具有一定的局限性,但特别适合于控制器和其他产品。你需要有一些EMC经验和EMC常识来查看图形和图形,否则你就看不到任何著名的东西。硬件法和软件法也属于排除法。他们不需要太多的经验,但他们需要忍受孤独和冷静。模拟方法对工程师有很高的要求,需要有一定的模拟积累。如果你不知道从哪里开始建模。通过以下方法,我们当然可以找到干扰源和耦合路径。

1)近场法:黄金搭档,频谱分析仪+近场探头。通过探头搜索,就能知道干扰源在哪里。

2)排除方法通过排除找到源头,关闭负载,关闭软件,断线。

3)模拟法:通过模拟找到源头。

4)另外一个技巧是根据测试频谱来判断,比如电源、buck、boost等。例如,如果有毛刺,可以根据频率进行检查。


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查到了干扰源那就好办了,下面就可以动刀改了。大的方向就是抑制干扰源,切断耦合路径。

 

六、抑制干扰源一般有下面方法:

 

1)改变驱动频率

 

2)改变驱动电流电压

 

3)少用buck boost

 

4)增大slewrate

 

七、切断耦合途径可以有以下方法:

1)根据频段增加滤波,RC滤波,Π型滤波

2)串联磁珠,共模电感

3)减小走线回路

4)包地减小串扰

5)对于有些干扰大的芯片用屏蔽罩

大的方向就这些,具体的整改措施还需要在仿真或者测试中试。

 

八、整改

 

不同的电路模块有不同的整改方法,大的思路是滤波屏蔽接地,但是说起来简单做起来难。就拿滤波来说,设计什么样的滤波器,滤波器放在什么位置都是很有讲究的,弄不好适得其反。所以整改的时候还得注意细节。

比如说老生常谈的电源问题,还需要根据电源的特征来处理。BUCK电路近几年用的挺多,其EMI问题也是一个大问题。常规的整改思路如图。最简单粗暴的办法是让芯片厂商改变Buck电路的频率,但很多情况下供应商不愿意改。

 

当然也可以要求芯片厂商采用展频技术。如果芯片已经没有办法改了,那就只能在应用上下文章了。

比如优化BUCK电路的外围Layout,做单独的地岛,在芯片的临近层铺地,外围的电感用带屏蔽的。调整MOSFET的斜率都是很好的方法,并可以解决BUCK的EMI问题,只是需要做一些尝试。对于高速信号的电源,整改的思路有不一样,需要从叠层结构,电源阻抗等方面考虑,而这些优化更多的时候需要结合仿真来完成。


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辐射发射整改的方法很多,并且根据不同的模块采取的措施也不一样。无非就是在干扰源上通过减少能量,降低干扰的剂量。通过改变工作频率,改变斜率来改变干扰频段。通过滤波和改变Layout等方法来改变耦合路径。



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