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简单有效的电子产品计算机辅助EMC诊断方法

时间:11-06 来源:EETCHINA 点击:

在电子产品的EMC(电 磁兼容)达标流程中,减少循环次数或简化EMC测试方法,可以有效降低EMC达标费用和缩短达标周期,基于这一思想本文提出了一种计算机辅助EMC设计和 诊断方法。提出并详细叙述了一种"黄金标样法"作为计算机辅助EMC诊断的基础,简要介绍了一例计算机辅助EMC诊断的应用案例。闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁炬儳缍婇弻鐔兼⒒鐎靛壊妲紒鐐劤缂嶅﹪寮婚悢鍏尖拻閻庨潧澹婂Σ顔剧磼閹冣挃闁硅櫕鎹囬垾鏃堝礃椤忎礁浜鹃柨婵嗙凹缁ㄥジ鏌熼惂鍝ョМ闁哄矉缍侀、姗€鎮欓幖顓燁棧闂備線娼уΛ娆戞暜閹烘缍栨繝闈涱儐閺呮煡鏌涘☉鍗炲妞ゃ儲鑹鹃埞鎴炲箠闁稿﹥顨嗛幈銊╂倻閽樺锛涘┑鐐村灍閹崇偤宕堕浣镐缓缂備礁顑呴悘婵嬫倵椤撶喍绻嗛柕鍫濈箳閸掍即鏌涢悤浣镐簽缂侇喛顕ч埥澶娢熻箛鎾剁Ш闁轰焦鍔欏畷銊╊敊鐠侯煈鏀ㄧ紓鍌氬€风粈渚€顢栭崟顖涘殑闁告挷鐒﹂~鏇㈡煙閹规劦鍤欑痪鎯у悑閹便劌顫滈崱妤€骞嬮梺绋款儐閹瑰洭骞冨⿰鍫熷殟闁靛鍎崑鎾诲锤濡や胶鍙嗛梺鍝勬处濮樸劑宕濆澶嬬厵闁告劘灏欓悞鍛婃叏婵犲嫮甯涢柟宄版嚇瀹曘劍绻濋崒娑欑暭闂傚倷娴囧畷鐢稿窗閸℃稑纾块柟鎯版缁犳煡鏌曡箛鏇烆€屾繛绗哄姂閺屽秷顧侀柛鎾寸懇椤㈡岸鏁愰崱娆戠槇濠殿喗锕╅崢鍏肩濠婂懐纾奸柣鎰靛墮椤庢粌顪冪€涙ɑ鍊愮€殿喗鐓¢、妤呭礋椤戣姤瀚奸梻浣告贡鏋繛鎾棑缁骞樼€靛摜顔曢柣鐘叉厂閸涱厼鐓傞梺杞扮閻楀﹥绌辨繝鍥ч柛娑卞枛濞呫倝姊虹粙娆惧剬闁告挻绻勯幑銏犫攽閸モ晝鐦堥梺绋挎湰缁嬫垵鈻嶉敐鍜佹富闁靛牆绻掗崚浼存煏閸喐鍊愭鐐插暞缁傛帞鈧絽鐏氶弲顒€鈹戦悙鏉戠仸閽冮亶鎮归崶鈺佷槐婵﹨娅i幏鐘诲灳閾忣偆浜堕梻浣藉吹閸o附淇婇崶顒€绠查柕蹇曞Л閺€浠嬫倵閿濆簼绨介柛濠勫仱濮婃椽妫冨ù銈嗙洴瀹曟﹢濡搁妷顔藉枠濠电姷鏁告慨鐑藉极閸涘﹥鍙忛柣鎴f閺嬩線鏌熼梻瀵割槮缁炬崘顫夐妵鍕冀椤愵澀绮堕梺缁樺笒閻忔岸濡甸崟顖氱闁瑰瓨绻嶆禒鑲╃磼閻愵剙鍔ゆい顓犲厴瀵鎮㈤悡搴n槶閻熸粌绻掗弫顔尖槈閵忥紕鍘介梺瑙勫劤椤曨厼煤閹绢喗鐓欐い鏃傜摂濞堟粓鏌℃担鐟板闁诡垱妫冮崹楣冩嚑椤掍焦娅﹀┑鐘垫暩婵參骞忛崘顔肩妞ゅ繐鍟版す鎶芥⒒娓氣偓閳ь剚绋撻埞鎺楁煕閺傝法肖闁瑰箍鍨归埞鎴犫偓锝庝簻缁愭稑顪冮妶鍡樼闁瑰啿绉瑰畷顐⑽旈崨顔规嫽婵炶揪绲介幉锛勬嫻閿熺姵鐓欓柧蹇e亝鐏忕敻鏌嶈閸撴艾顫濋妸锔芥珷婵°倓鑳堕埞宥呪攽閻樺弶鎼愮紒鐘垫嚀闇夐柨婵嗙墕閳ь兛绮欐俊鎼佸煛閸屾粌寮抽梻浣告惈閸熺娀宕戦幘缁樼厱閹艰揪绱曢敍宥囩磼鏉堚晛浠辨鐐村笒铻栧ù锝呭级鐎氫粙姊绘担鍛靛綊寮甸鍕仭闁靛ň鏅涚粈鍌溾偓鍏夊亾闁告洦鍓涢崢鐢告⒑閹勭闁稿鎳庨悾宄扮暆閳ь剟鍩€椤掑喚娼愭繛鍙夌矒瀵偆鎷犲顔兼婵炲濮撮鎰板极閸ヮ剚鐓熼柟閭﹀弾閸熷繘鏌涢悙鍨毈婵﹦绮幏鍛存嚍閵壯佲偓濠囨⒑闂堚晝绉剁紒鐘虫崌閻涱喛绠涘☉娆愭闂佽法鍣﹂幏锟�...

在电子产品的EMC(电磁兼容)达标流程中,减少循环次数或简化EMC测试方法,可以有效降低EMC达标费用和缩短达标周 期,基于这一思想本文提出了一种计算机辅助EMC设计和诊断方法。提出并详细叙述了一种"黄金标样法"作为计算机辅助EMC诊断的基础,简要介绍了一例计 算机辅助EMC诊断的应用案例。

电子产品在欧洲和美国等发达国家销售以前必须达到EMC(电磁兼容)标准。2003年8月1日起强制执行的中国CCC认证 也将EMC作为必检项目。EMC测试通常包括对电子产品的电磁传导性和辐射性发射测试以及抗干扰特性测试。这些测试日趋复杂并且只能在专业的EMC实验室 进行,消耗大量人力物力从而测试费用高昂。如果被测试样品通不过EMC实验室的测试,则只能凭设计工程师的经验对被测试样品进行整改,然后再送专业EMC 实验室测试以验证修改效果。如此周而复始,使得产品的EMC测试和改进费用无法控制,开发周期难以预测(图1)。电子产品的EMC达标不仅发生于新产品开 发,而且贯穿于产品的生命周期。产品销售期内对产品的任何变更都将导致对产品EMC的重新认证。因此寻求一种低成本的EMC达标方式成了当务之急。

计算机辅助EMC设计闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁炬儳缍婇弻鐔兼⒒鐎靛壊妲紒鐐劤缂嶅﹪寮婚悢鍏尖拻閻庨潧澹婂Σ顔剧磼閹冣挃闁硅櫕鎹囬垾鏃堝礃椤忎礁浜鹃柨婵嗙凹缁ㄥジ鏌熼惂鍝ョМ闁哄矉缍侀、姗€鎮欓幖顓燁棧闂備線娼уΛ娆戞暜閹烘缍栨繝闈涱儐閺呮煡鏌涘☉鍗炲妞ゃ儲鑹鹃埞鎴炲箠闁稿﹥顨嗛幈銊╂倻閽樺锛涘┑鐐村灍閹崇偤宕堕浣镐缓缂備礁顑呴悘婵嬫倵椤撶喍绻嗛柕鍫濈箳閸掍即鏌涢悤浣镐簽缂侇喛顕ч埥澶娢熻箛鎾剁Ш闁轰焦鍔欏畷銊╊敊鐠侯煈鏀ㄧ紓鍌氬€风粈渚€顢栭崟顖涘殑闁告挷鐒﹂~鏇㈡煙閹规劦鍤欑痪鎯у悑閹便劌顫滈崱妤€骞嬮梺绋款儐閹瑰洭骞冨⿰鍫熷殟闁靛鍎崑鎾诲锤濡や胶鍙嗛梺鍝勬处濮樸劑宕濆澶嬬厵闁告劘灏欓悞鍛婃叏婵犲嫮甯涢柟宄版嚇瀹曘劍绻濋崒娑欑暭闂傚倷娴囧畷鐢稿窗閸℃稑纾块柟鎯版缁犳煡鏌曡箛鏇烆€屾繛绗哄姂閺屽秷顧侀柛鎾寸懇椤㈡岸鏁愰崱娆戠槇濠殿喗锕╅崢鍏肩濠婂懐纾奸柣鎰靛墮椤庢粌顪冪€涙ɑ鍊愮€殿喗鐓¢、妤呭礋椤戣姤瀚奸梻浣告贡鏋繛鎾棑缁骞樼€靛摜顔曢柣鐘叉厂閸涱厼鐓傞梺杞扮閻楀﹥绌辨繝鍥ч柛娑卞枛濞呫倝姊虹粙娆惧剬闁告挻绻勯幑銏犫攽閸モ晝鐦堥梺绋挎湰缁嬫垵鈻嶉敐鍜佹富闁靛牆绻掗崚浼存煏閸喐鍊愭鐐插暞缁傛帞鈧絽鐏氶弲顒€鈹戦悙鏉戠仸閽冮亶鎮归崶鈺佷槐婵﹨娅i幏鐘诲灳閾忣偆浜堕梻浣藉吹閸o附淇婇崶顒€绠查柕蹇曞Л閺€浠嬫倵閿濆簼绨介柛濠勫仱濮婃椽妫冨ù銈嗙洴瀹曟﹢濡搁妷顔藉枠濠电姷鏁告慨鐑藉极閸涘﹥鍙忛柣鎴f閺嬩線鏌熼梻瀵割槮缁炬崘顫夐妵鍕冀椤愵澀绮堕梺缁樺笒閻忔岸濡甸崟顖氱闁瑰瓨绻嶆禒鑲╃磼閻愵剙鍔ゆい顓犲厴瀵鎮㈤悡搴n槶閻熸粌绻掗弫顔尖槈閵忥紕鍘介梺瑙勫劤椤曨厼煤閹绢喗鐓欐い鏃傜摂濞堟粓鏌℃担鐟板闁诡垱妫冮崹楣冩嚑椤掍焦娅﹀┑鐘垫暩婵參骞忛崘顔肩妞ゅ繐鍟版す鎶芥⒒娓氣偓閳ь剚绋撻埞鎺楁煕閺傝法肖闁瑰箍鍨归埞鎴犫偓锝庝簻缁愭稑顪冮妶鍡樼闁瑰啿绉瑰畷顐⑽旈崨顔规嫽婵炶揪绲介幉锛勬嫻閿熺姵鐓欓柧蹇e亝鐏忕敻鏌嶈閸撴艾顫濋妸锔芥珷婵°倓鑳堕埞宥呪攽閻樺弶鎼愮紒鐘垫嚀闇夐柨婵嗙墕閳ь兛绮欐俊鎼佸煛閸屾粌寮抽梻浣告惈閸熺娀宕戦幘缁樼厱閹艰揪绱曢敍宥囩磼鏉堚晛浠辨鐐村笒铻栧ù锝呭级鐎氫粙姊绘担鍛靛綊寮甸鍕仭闁靛ň鏅涚粈鍌溾偓鍏夊亾闁告洦鍓涢崢鐢告⒑閹勭闁稿鎳庨悾宄扮暆閳ь剟鍩€椤掑喚娼愭繛鍙夌矒瀵偆鎷犲顔兼婵炲濮撮鎰板极閸ヮ剚鐓熼柟閭﹀弾閸熷繘鏌涢悙鍨毈婵﹦绮幏鍛存嚍閵壯佲偓濠囨⒑闂堚晝绉剁紒鐘虫崌閻涱喛绠涘☉娆愭闂佽法鍣﹂幏锟�...

从图1可知,减少产品EMC达标流程中的循环次数是解决上述矛盾的有效方法之一。计算机辅助EMC设计可以预先改善电子产品 的EMC状况,减少电子产品在EMC专业实验室测试的次数(图2),从而降低EMC达标成本,缩短EMC达标周期,因此受到各国科研机构的日益重视。目前 比较典型的计算机辅助EMC设计软件有美国ANSOFT公司的HFSS电磁场仿真软件,以场的观点应用有限元法进行求解,适用于天线的仿真;有 INNOVEDA公司的HyperLynx软件,用电路的方法进行印刷电路板的串扰和EMI(电磁干扰)分析。其中场分析软件使用复杂,应用面窄,适应于 定性分析;电路分析软件局限于印刷电路板的局部线段(结点)的EMC评估,难以全面反映信号叠加后的状况。EMC辅助设计软件价格昂贵也限制了它们的广泛 应用。

计算机辅助EMC诊断

由图1可知,降低EMC达标成本,缩短EMC达标周期的另一种有效方法是简化EMC测试和降低测试成本。计算机辅助EMC诊 断就是这样一种方法(图3)。由图3可知,EMC达标流程中样机修改后不再送EMC专业实验室测试,而是在用户现场随时应用计算机辅助EMC诊断验证修改 效果,从而加速了达标进程;由于计算机辅助EMC诊断相对专业EMC实验室测试而言费用低廉,从而降低了达标费用。

计算机辅助EMC诊断通常由两部分组成:对被测试对象的物理测试和对测试结果的软件分析。而黄金标样法是正确实施计算机辅助EMC诊断的基础。

1. 黄金标样法

黄金标样法是一种有效的协助EMC低成本测试获得合理和可重复结果的手段。其实施步骤如下:

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* 复制标准实验室布局到用户现场。将被测试样品在专业EMC实验室的布局尽可能原封不动的复制到用户现场。假如无法复制,也要在离开实验室前将被测试样品的布线和摆放位置作好记号,捆扎好各种电缆,以便在用户现场准确还原。

* 在用户现场确定一个实验场所。该实验场所作为用户应用黄金标样法测试样品的专用场所,其电磁环境要尽量保持不变。

* 构造一个黄金标样。黄金标样由被测试样品的一个代表样本构成,样本的设置(包括软件版本)、电缆和周边设备是固定不变的。较理想的做法,是做一块与典型的 测试实验室工作台同样大小的木板,将被测对象及其电缆用胶固定,或者永久固定在木板上。这种永久固定、始终不变的组合就是黄金标样。在有些公司,将黄金标 样的代表样本及其电缆油漆成亮粉红色,并用强力胶固定在底板上,然后将黄金标样锁在一个偏僻场所,只留一把锁,或许是防止他人将黄金标样的某个部件卖给顾 客,或者将其部件拆用的唯一方法。要始终确保在黄金标样中使用同样的电缆,而不只是使用同样规格的电缆,即便是来自同样的供货商。

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