EMC快速整改对策讲座（丁伟敏）致众

1、医疗器械EMC快速整改对策2015年10月武汉致众科技股份有限公司Wuhan Tacro Technology. Co.,Ltd 讲座背景：有源医疗器械电磁兼容（EMC）标准YY2015-2012已经全面开始实施，依据目前各医疗器械检验所测试数据，医疗器械EMC指标90%以上不能一次性通过。 讲座目的：缩短企业EMC整改时间，降低EMC测试费用。 讲座内容：快速定位EMC问题，找准整改方向和对策。医疗器械EMC测试项目EMI：电磁干扰EMS：电磁敏感RE CE Harmonics Flicker RS CS ESD EFT/B Surge PMS Dips辐射骚传导骚 谐波电流电压跌落工频磁场

2、抗扰度闪烁 辐 射 传抗 导扰 抗度静扰电度抗 扰电度快 速 浪涌抗扰度扰 扰瞬变脉冲群短时中断风险高风险高RE（辐射）整改关于RE的整改，许多刚接触的工程师往往面临一个问题，虽然看了不少对策的书籍，但是却不知要用书中的哪些方法来解决产品的EMI问题。这是一个很实际的问题，看别人修改似乎没什么困难，对策加了噪声便能适当的降低，而自己修改时下了一大堆对策，找了一大堆的问题点，却总不能有效地降低噪声。下面列出快速准确定位辐射骚扰源的几个方法。 水平、垂直判断技巧 最大角度判断技巧 宽带噪声和窄带噪声判断技巧 排除法一.水平、垂直判断技巧要清楚的认识这个问题，首先必须要了解天线的基本理论，我们先假设

3、发射与接收天线皆为偶极天线。发射天线接收天线当发射天线与接收天线同方向时，由于所产生的电磁波极化相同，故此时接收天线可得到最大的共振接收强度发射天线接收天线当发射天线与接收天线不同方向时，则由于发射天线的电磁波为水平极化，而接收天线的电磁波为垂直极化，故在共振接收的强度上最小水平方向垂直方向上图是某产品的辐射示意图，可以看出垂直辐射强度明显比水平辐射强度高出一截。那么就必须考虑在垂直方向的线，是否造成辐射的问题，而通常最容易被忽略的就是AC电源线，因为AC电源线一般皆沿桌面下垂，所以当AC电源线被耦合到噪声，则会使得天线在垂直方向噪声增大。事实也证明此产品是电源线成为辐射发射天线。在此介绍二种

4、方法以供使用，对于低频的噪声(小于200MHz)可以用数个Core夹上，看噪声是否降低，如果噪声降低则表示噪声是由电源线所辐射出来，对于高频的噪声(大于200MHz)则可将电源线位置改变或左右摇动，看噪声是否有变大或变小，如果噪声会随线的位置而改变，那么便表示噪声是由电源线所辐射出来二 最大角度判读技巧在 测试时，除了天线要测试水平与垂直二个极化EMI360方向外，待测物的桌子并且要旋转 度，记录最大的噪声读值，因此当发现噪声无法符合时，除了先判断水平和垂直噪声的差异外，其次是要将待测物旋转到最大的噪声位置，由于电子产品其噪声的辐射往往会在某一个角度最大，而此时待测物面向天线的位置，往往是造成

5、辐射的来源，通常要分析这位置附近的组件、导线及屏蔽效果，如此则较容易锁定范围，再仔细分析问题。实列待测物正面对向接收天线待测物侧面对向接收天线两张图是待测物面对接收天线不同的角度，由于角度的不同，很明显地噪声的强度也有很大的差别。比较上两图，由于待测物面对天线的位置不同，则噪声强度明显的不同，这也说明了噪声源是在产品的某一部份，亦即靠近天线最大时的位置部份必须仔细分析诊断。可能会遇到不管桌子是转在那一个角度，噪声强度皆是一样高，如果碰到这种产品，一般而言是较难处理的，因为待测物的每一个方向噪声皆一样强，表示此噪声源已将机器内的每一部份皆感染，处理这一EMI类机器的 问题，通常要花一些时间，有时

6、则要使用金属弹片、铜箔或喷导电漆来抑制噪声。三.宽带噪声和窄带噪声宽带噪声：一个连续的频谱和包络超过限值窄带噪声：某一个点或者某几个点超标，包络宽度窄一般从这几个方面入手：宽带噪声：通常是电源或地噪声辐射引起。1.检查滤波器的输入输出线是否靠近。滤波器效果打折扣2.带有单独接桩产品接地点是否合理，接地阻抗是否很小输入线合理的接地点输入线不合理的接地点3.机壳屏蔽 如果是金属外壳，检查各金属外壳之间是否接触良好? 金属外壳是否有油漆或者阳极处理？ 固定螺钉是否生锈或者有油漆或加防滑胶？ 外壳缝隙是否填充导电泡棉？ 散热孔缝开孔半径：4.如果是塑料外壳，处理的方法比较少。一般在外壳内部喷导电漆，并

7、在上下壳之间加导电泡棉。各个线缆换成屏蔽电缆。 窄带噪声：通常由晶振或时钟信号辐射引起计算每一支等距噪声差为14MHz，此表示出有一个14MHz的Clock信号所造成，或者是经过除频后有14MHz的信号产生。由于在电路板上往往会使用数个不同频率的Crystal，以致有时无法判断是那一个 Crystal 所造成，利用这个方法有时可以很快的确定是那一个Crystal造成，然后再做对策，如此可省除逐一拆除 Crystal判断，或者在电路板上逐一割线判断有源晶振的处理方法无源晶振的处理方法四.排除法 在RE（辐射）项目中，80%以上的辐射超标都是线缆带出来的。因为线缆是一个良好的发射天线。比如电脑，有

8、电源线，耳机线，USB数据线，视频线，网线，可以拔掉线缆一一排除。或者加core或改变长度观察测试结果和以前的差异。定位到源头后再做适当的处理 如果设备是一个系统产品，有很多部件组成。可以逐一关掉个部件对比和之前测试结果的差异。辐射小结辐射整改是EMC项目中整改难度最高的。整改措施只是亡羊补牢，效果并不明显，有的产品甚至是不治之症。要想顺利的通过RE测试，建议各企业在产品设计之处就要考虑EMC性能。比如PCB分层合理性，噪声源的回路面积，地平面的完整性，结构线缆的布局，端口的滤波等等都与辐射息息相关。好的EMC性能是设计出来的，不是整改出来的。CE（传导辐射）整改关于传导整改，大家要明白传导测

9、试是端口模型。既然是端口的，如果阻止干扰信号流过端口或者增加阻抗使流过端口的干扰电流减小。所以把滤波电路设计好了，能解决大多数的传导问题。注意：大功率设备和直流输入设备由于输入电流大，普通滤波器的电感很容易饱和。导致没有滤波效果。必要时可使用一种特殊磁环，如纳米晶磁环等。实际案例 1MHZ以内以差模干扰为主,增大X电容可解决 1MHZ5MHZ差模共模混合,加大X电容或者共模电感感量。 5M以上以共摸干扰为主,采用抑制共摸的方法.加大电感量。对于外壳接地的,在地线上用一个磁环绕2圈会对10MHZ以上干扰有较大的衰减。 对于2530MHZ，可以采用变压器屏蔽，MOS管加磁珠等，多级滤波器串联，加大

10、Y电容。不建议加大电感量。ESD（静电放电）的整改ESD分为接触放电，空气放电 接触放电特点：相同电压下放电电流相对空气放电大，易造成破坏性的损害。 空气放电特点：伴随电磁场辐射，容易造成数据通信，显示等错误，重启后一般恢复正常。接触放电的整改方法：核心思想:疏1.短接法：每个电流都有回路，静电放电也一样。让放电电流通过低阻抗的“泄”到大地，通过PCB大面积铺地、电容等手段，避免或减少ESD的影响。让低阻抗的放电路径短路敏感部件。放电点显示屏水平耦合板放电点显示屏水平耦合板2.滤波法静电也是一个高频脉冲，可以用LC低通滤波器来保护所需要的器件。3.限流法主要用在IC信号脚，在高输入阻抗信号脚上

11、串电阻，具体电阻值视具体信号定。4.钳位法用TVS管将静电能量钳位在被保护器件前。通常这是最后一招，因为TVS管成本相对较高。通常设计时候预留TVS管位置，不一定要加上。空气放电的整改思路：1.堵。不让放电 PCB和电子元器件离外壳至少3mm以上。 外壳上下壳咬合深度至少2mm以上 用绝缘胶带堵住放电点和被放电的元器件 用塑料面板盖住显示板 和按键。2.疏。方法和接触放电类似3.屏蔽。由于空气放电还伴随电磁场辐射，可以用金属材料屏蔽敏感元器件。IC脚不能有悬空脚和悬空导线，一般上拉或下拉处理。因为悬空的IC脚是静电辐射一个良好的接受天线。EFT整改EFT既有传导成分也有辐射成分，当受试线缆（包

12、括其内部线缆）比较短基本上只有传导干扰。反之就有辐射干扰。依经验一般传导成分大于辐射成分。只要处理好端口滤波，大部分EFT问题可以解决。EFT频谱能量主要70MHZ以下，可以根据其频谱特性采取合适的滤波措施。EFT整改常用对策：1.受试端口增加脉冲群抑制器，脉冲群抑制器滤波带宽要比普通EMI滤波器要宽。2.增加接地桩接口，且接口位置和电源线入口位置在同一侧面，接地阻抗要尽量小。由于EFT会对电源线地线施加干扰，即EFT的PE模式。增加接地桩可使EFT干扰信号从接地桩流向参考接地板。此方法尤其是针对PE模式有很好的效果。注意：接地桩的设计要符合GB9706.1的要求。3.分析受干扰具体部位，然后对其进行滤波防护处理。比如可以确定是采样信号受干扰，可以在采样信号上并一个电容。（电容大小以不影响信号质量为前提）4.对于塑料外壳的设