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电子产品&设备的EMI-解决方案源头设计及路径优化策略

物联产品&电磁兼容EMC 2019-12-18 09:10 发文

《物联网&智能设备:EMI的分析与设计技巧》IEC国际标准在对产品及设备进行传导和发射的测量,并对产品产生传导与辐射的值进行限制的目的是满足无线电通信要求;不能对无线电通信产生干扰。对于物联产品&设备系统本身就存在无线电通讯(WiFi & BLE)发射功率,接收灵敏度(EMS)问题;因此产品在向智能化、集成化、多功能化方向发展,在电磁兼容性能上也要有很高的要求(EMS和EMI测试均有相关要求)。

我们在如何选择适当的EMC设计方案,对产品设计的成败起到决定性作用。我对通用的工业及消费类产品的EMI思路提供参考。通过一个案例:信息产品TV的EMI辐射整改-进行案例分析!我们解决EMI问题是从EMI的源头设计;路径优化方法哪个策略你更喜欢?往往产品做好后,哪个能执行下去就会选择相应的优化策略,通过下面的分析提供读者思考。

 

如下TV产品由开关电源板;系统主板;T-CON板;WIFI模块组成

产品测试时36MHZ-125MHZ/EMI-辐射数据测试裕量不足,不能通过验收!(>5dB)

如下测试Data:

其测试数据36.38MHZ,125.88MHZ其Peak值测试裕量均达不到5dB设计要求。

通过EMI测试的曲线数据分析上述测试Data为连续的频谱,噪声的源头在如下开关电源板;

对于任何复杂的系统我提供噪声源的EMI的等效分析思路参考:

产品EMI的设计技巧:进行产品等效电路的EMI的源头及路径分析问题的本质!

那么我们需要建立如下EMI辐射的等效天线模型进行分析并提供解决思路:

关键点:

A.信号源(噪声源)总是要返回其源头,由上图可知回路可能有许多不同的路径;

B.每条路径上的电流幅值都不相同,这会与该路径的阻抗有关;

C.不希望某些电流在其中某条路径上流动 因此就需要在该路径上采取措施!

我的EMI辐射的基本思路:

是让辐射源不要流过这个等效的天线模型或者流过的等效的环路路径最短/等效的共模回路路径最小化!优化等效辐射阻抗Rr的电流值即减小辐射能量。

 

解决方案1(开关电源电路板源头路径)

Y2’的原始信号路径Y电容设计;整改优化后将Y2’的Y电容容量降低1/2用于增加图示的Y2(1/2-Y电容容量)电容的位置,优化后通过EMI的测试裕量标准。

 

解决方案2(开关电源电路板不做改动,优化后级路径)

电路板参数未做变更,在整机增加导电胶布及铜箔情况如下,绿色两个铜箔对480MHz(WIFI模块)可以降6dB左右。紫色导电胶布可以去掉(基本没影响)。红色对三十多MHz有帮助,可以降4dB左右。

通过优化后满足裕量数据;

产品测试时两种不同的方案EMI-辐射数据都能通过测试标准!(>5dB)

如下测试Data:

通过上面的优化策略我们如果能建立EMI辐射的等效天线模型,对于任何复杂的EMI问题你们都可以找到很多种解决方案;在2019年我的EMI的分析与设计技巧提供思路及参考!

阿杜老师的实践分析及成本最佳化思路的主体内容如下:

A.确认噪声源

B.了解噪声源的特性

C.确认噪声源的传递路径;

D.分析确认后成本最佳化设计

从噪声的源头进行分析优化是EMI正向设计的策略要点!

 

更多设计应用实践及技术交流;请关注阿杜老师!

杜佐兵 

电磁兼容(EMC)线上&线下高级讲师

杜佐兵老师在电子行业从业近20年,是国家电工委员会高级注册EMC工程师,武汉大学光电工程学院、光电子半导体激光技术专家。目前专注于电子产品的电磁兼容设计、开关电源及LED背光驱动设计。

2020年在电源网研讨会再和大家一起进行课题交流!

如果对我以下的课程(课题)感兴趣,欢迎邀约和大家分享!

任何的EMC及电子电路的可靠性设计疑难杂症;先分析再设计才是高性价比的设计!

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