十年资深硬件工程师总结：EMC整改通用流程及一些整改建议

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一、前言

EMC主要是通过测试产品在电磁方面的干扰大小和抗干扰能力的综合评定，是产品在质量安全认证重要的指标之一。很多产品在做产品安全认证时都会遇到产品测试不合格的情况，尤其是在电磁兼容测试（即EMC测试）出错频率更是普遍。当产品一旦测试不合格，那么随之而来的肯定是EMC整改通知书。在EMC整改过程中，很多管理人和技术人员并不太明白该从何处入手。今天，我们就来分析EMC整改常遇到的问题和一些整改建议。

首先我们来从EMC测试项目构成说起，EMC主要包含两大项：EMI（干扰）和EMS（抗干扰和敏感度）。这两大项中又包括许多小项目，如下图：

通过这些测试项目，我们不难看出，EMC测试主要围绕产品的电磁干扰和敏感度两部分，如果一旦产品不符合安全认证标准需要EMC整改的时候我们可以通过根据其材料和零部件进行整改。

二、EMC整改意见

(1)、在拿到整改意见书以后，需要提前定位好EMC整改计划。没有定位好计划就去盲目的整改产品就像无头的苍蝇一样到处乱动，这样只会增加整改的成本。首先需要内部及和测试方沟通相关信息，如验收的标准、摸底的报告、PCB图等信息；为什么要确定这么多信息呢？举例标准方面在车载行业，如五等级跟二等级那差距就大了去了。在掌握相关资料和沟通后，给出初步的整改建议，定位好EMC整改计划。

(2)、定位手段，对于这里觉得主要可以分为两点。第一：经验判断，需要完全根据工程师的经验结合数据及测试情况来进行判断；第二：比较测试，根据再次测试仪器所提供的数据来进行分析问题。

三、EMC整改流程

(1)、RE超标整改流程：

(2)、电源电缆导致辐射超标定位流程：

(3)、信号电缆导致辐射超标定位流程：

(4)、屏蔽体泄漏整改流程：

四、EMC整改的一些小建议

(1)、电容的滤波作用

即频率f越大，电容的阻抗Z越小。当低频时，电容C由于阻抗Z比较大，有用信号可以顺利通过；当高频时，电容C由于阻抗Z已经很小了，相当于把高频噪声短路到GND上去了。

(2)、电容滤波在何时会失效整改中常常会使用电容这种元器件进行滤波，往往有“大电容滤低频，小电容滤高频”的说法。以常见的表贴式MLCC陶瓷电容为例，进行等效模型如下：

容值10nF，封装0603的X7R陶瓷的模型参数如下：

由于等效模型中既有电容C，也有电感L，组成了二阶系统，就存在不稳定性。对电路回路来说，就是会发生谐振，谐振点在如下频率处：

下图是谐振曲线的示例，即常说的在谐振点前是电容，谐振点之后就不再是电容了。

(3)、LC滤波何时使用如果串联电感L，再并联组成C，就形成了LC滤波：

单独一个电容C是一阶系统，单独一个电感L也是一阶系统，在幅值衰减斜率是-20dB。但LC组成的二阶系统，幅值衰减斜率是-40dB，更靠近理想的“立陡”的截止频率的效果，即滤波效果更好。

(4)、PWM频率到底是多少往往提到PWM，比如会说用20kHz PWM驱动电机等。

但实际上，这个20kHz仅代表PWM的脉冲周期是50us

对于阶跃信号来说，由于上升时间tr无穷小，则频率f无穷大。当频率高了之后，寄生参数则不能忽略，会引发很多谐振的问题。从信号上来看，就是很陡峭的阶跃信号会有过冲和振荡的问题。简单来说就是频率f越大，则噪声所占的频率就会越宽泛，即EMC特性就会越差。

(5)、如何将原理图和PCB对应起来由于细分工种的问题，原理图和PCB被割裂开来，由两组人进行分工作业：

例如在原理图上有如下的电路：

其隐含一个问题就是在PCB上其实V1的负极和C1的负极是有一条线（PCB layout工具软件中用的词比较准确，Trace，踪迹/轨迹）。往往在设计阶段A->B->C是都会关注的。如果EMC出现问题，除了要在原理图上查找电路参数的问题，还需要特别关注C->D，即回流路径。

如果回流路径不顺畅，会造成信号的畸变。

比如在EMC试验时，MCU的ADC采集到的信号被干扰到了，则除了在原理图上分析外，在PCB上将该信号高亮出来，然后再耐心寻找该信号的回流路径是否有不顺畅的地方：对着信号线头脑中想象回流路径，有点意识流的感觉。

五、总结

序号	描述	详细描述
1	电容滤波	整改时最常见的元器件就是电容了。当然如果干扰来自差模信号，那电容就化身成差模电容；如果干扰来自共模信号，那么电容就化身成共模电容。
2	电容会谐振	整改时需要注意电容的引线尽量短，避免谐振，且需要注意电容的另外一端的回流路径。
3	LC滤波	当遇到CE的问题，在电源端增加铝电解电容已经没效果时，可考虑加入LC进行滤波。
4	PWM	在有PWM信号的系统里，需要关注PWM信号波形的上升沿，是否有过冲，过冲是否振荡过多才回到稳态等。比如H桥驱动直流有刷电机，可在MOSFET的栅极串联电阻，用于阻尼的作用，减缓PWM上升沿。
5	回流路径	两层板以上的PCB，一般有专门的GND层，即GND层是比较完整的一层，回流路径是比较清晰的。现实往往是骨感的，没有完整的GND层，需要在复杂的走线中想象回流路径是如何的，这是个需要想象力的工作。

来源：电磁兼容之家

电磁兼容测试-辐射发射试验的配置和基本步骤

为什么要做电子设备？EMC电磁兼容测试，EMC如何做测试，从头到尾都是硬件。PCB电子设计是工程师不可或缺的重要环节。据统计，世界上绝大多数国家IT，在成为合格的电子产品并在市场上流通之前，无线电和电信产品应进行电磁兼容EMC测试。EMC测试过程的目的是商品传输的干扰信号是否在可接受范围内，并确保您的产品和功能不会受到干扰信号的不利影响。电磁兼容（EMC）那么重要，我们做产品EMC在项目测试中，需要做些什么？一个完整的产品项目EMC测试包括以下流程：EMC辐射发射试验：干扰信号测量（EMI）根据电气设备进行测试EMC抗扰测试:测量商品对其他来源电磁干扰的敏感性。静电放电（ESD）试验：当两个物体接触时释放静电。ESD例子包括在衣物烘干机或雷电中烘干衣物后有时会感觉到静电。传导抗扰测试:将电流引入被测系统的输入输出电缆。传导发射试验:根据电源线从电气设备传回电气系统的射频能量。频射兼容性试验：频射是电磁辐射能量对通信的有效次数。我们提供的测试侧重于在系统中运行的天线连接RF接收器/发射器子系统的正常运行不会导致从天线到天线的水平下降。今天我们将详细解释一下EMC辐射发射试验.传导发射试验。EMC测试-辐射发射定义：关键辐射发射试验设备在正常工作时对外界的辐射干扰强度应根据客户端的典型安装要求进行布置，电缆应遵循规范规定的长度和型号；除36.201.1a除规定的设备外，其他设备和系统应基于GB4824（工业.科学和医疗（ISM）分类设备骚扰特征限值和测量方法).分类和测试。类别：辐射发射的频率为9kHz—18GHz019KHz—30MHz频段测量这个频段的磁场H，当EUT小时，放在大磁环天线上（LLA）测量感应电流骚扰磁场；当EUT较大时，选择远天线法，用单小环在规定距离测量骚扰的磁场强度。0230MHz—18GHz频段在这个频段测量电场E：1GHz以下，即30MHz—1GHz需要设备的地方大致如下:选择在宽阔的地方或半电波暗室，模拟半自由空间，00.8m高木桌，360度旋转转台，测量距离360度.10m天线1-4m高可调性，天线垂直极化和水平极化试验，宽带天线.同轴线.50个骚扰检测仪Ω配对传输系统，天线阻抗.同轴阻抗和影响探测器的输入阻抗应相同。阻抗不匹配会引起反射，产生驻波，危及读数的准确性。分辨骚扰探测器的特征，选择准峰值或峰值测量。1GHz之上，即1GHz—18GHz需要设备的地方大致如下:在全电波暗室中，模拟自由空间，接收天线设置在EUT高度统一，转台仍需360度旋转，试验间距为360度m，选择小口径固定天线，测量水平和垂直两种情况，天线的最小距离应超过25cm，为了避免造成天线性能，选择了大维护模式的频谱分析仪和多数dB动态显示，用于测量结果的强峰值或平均值标识(不需要准峰值)，峰值测量时选择1MHz在均值测量中，分辨率带宽和视频带宽仍选择1MHz分辨率带宽，但视频带宽应大大降低到10Hz，相当于增加了一个低通滤波器。03辐射发射-测试过程在距EUT(试验设备)墙体3m处理天线和接收器，将天线核心调整到离地2m高度；首先关闭测试设备，测试环境噪声水平；打开测试设备，调整接线方式(包括天线高度).天线的极化方向及其转盘的视角)，选择较大的辐射点；测试设备的不同作用，寻找较大的辐射方式；旋转天线，分别测试水平和垂直辐射骚扰；以测试设备为核心移动天线，选择尽可能多的测试点进行测量；选择最大辐射水平作为测量结果；实验可在宽阔场和半电波暗室进行；关闭设备。EMC测试-传导发射传导发射（ConductedEmission）测试，通称CE，又称传导骚扰，是指系统根据信号电缆的内部电压或电流.电源线或接地线传输成为其他软件或设备干扰源的电磁现象。传导和发射测试通常称为骚扰电压测试。只要有电源线，就会涉及到产品，包括许多直流电源产品。此外，在许多规范中，信号/控制线也需要传输和发射，这通常通过骚扰电压或骚扰电流的限制（两者之间存在相互关联）来表示。01传导发射-测试设备.流程EUT应放置间距路面80度~90cm在强试验台上，试验台表面为导电平面或非导电平面，铺设金属接地板，一般为EUT实际使用的环境.地址选择导电或非导电试验台。例如，携带设备可以放置在非导电试验台上，安装在船舶仓库中的设备应在金属导电试验台上进行测试。根据电源阻抗的稳定网络，接收待测电源线。待测电缆可按标准放置，并铺设不同长度。台型设备传导发射实验标准的实验配置如下。①超长电缆长电缆，折叠成30个~40cm的线束；③EUT与LISN地面间距的投影距离为80cm；④每个电缆和GND间的间隔在10cm以上；⑤垂悬电缆端距GND为40cm以上，保证不会有过多的藕合空间。立式设备实验标准的实验配置如下。③EUT与GND要绝缘；④每个电缆和GND间的间隔在10cm以上(这一点影响很大，因为电缆中的共模电流会有很大的变化)。传导和发射实验的目的是根据统一的标准（限值）和电子设备.电源线.评估和规范控制线或地线向外发射的传导电磁骚扰水平。电子设备的噪声频率低于30MHz时，关键影响声频段。对于这种低频电磁波，电子设备的电缆不是波长(30)MHz的波长为10m），它对空气的辐射效率很低。这样，如果可以测量电缆上的感应噪声电压，则可以考虑该频段的电磁噪声影响水平。这种噪声是传导噪声，就像中断噪声一样.熨斗.洗地机.电饭煲的咔嗒声。这里测得的影响噪声只针对30的频率MHz测试内的连续骚扰电压。如下图1.1所示，实验设备用于输入端口的传导骚扰试验，LISN线形阻抗稳定网络，EUT为试验设备，LOAD对于输出端口的负载，下图1.2显示了在输出端口进行传导骚扰试验的实验设备。来源：电磁兼容之家