電磁兼容技術(shù)-電磁干擾案例分析

1、Rarkii Liu, 2013.6Rarkii Liu, 2013.6Email: LiuXW電磁干擾基本理論電磁干擾三要素電磁干擾防護原理電磁干擾案例分析上圖中已經(jīng)知道P/P0電壓比值：V/V0 (dB為單位）應該怎么表示？假使已經(jīng)測得P=100dBm,那么它所對應的電壓V=dBuV? dB（電壓比值）dB(功率比值）電壓相關(guān)60dBuV=1000uV=1mV120dBuV=1000000uV=1V126dBuV=2000000uV=2V180dBuV=1000V=1KV功率相關(guān)0Bm=1mW=0.001W4dBm=2.5mW=0.0025W20dBm=100mW=0.1W30dBm=10

2、00mW=1W33dBm=2000mW=2WdBuV與dBm如何相互轉(zhuǎn)換？ 首先我們要假設(shè)基準的阻抗，例如測試儀器一般為50歐姆，這樣，P與U的關(guān)系就建立起來了，P=U2/R。 最后得出， 0dBm 0dBm 107dBuV107dBuV 1dBm 1dBm 108dBuV108dBuV30dBm30dBm 138dBuV138dBuV當 時，即 ， 時， ，電壓u(t)與電流i(t)相位相同，電路發(fā)生諧振。式中 為電路的固有諧振頻率。電路諧振時的電流為 ，電路諧振時的電壓為 ， ，其中，Q為串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)， ，其數(shù)值等于諧振時感抗或容抗與電阻之比。)()()1()(jwjwZwCwL

3、jRIUjwZ0)(jw01wCwLLCww10LCw10RUZUIssRjwZ)(SRUIRUSSLUjQURLwjILjwU00SSCUjQURCwjICjwU0011RRCwRLwQ001PCB信號回路耦合，變壓器初次級耦合？PCB信號走線耦合，器件與線纜耦合？混合接地用來干什么？為什么？輸出“1”輸出“0”？輸入“1”輸入“0”ViViHViL0V0VVoVoLVoHVccVcc0V0VVccVcc靜態(tài)噪聲容限，“1”靜態(tài)噪聲容限，“0”u3.3V供電時的LVCMOS器件u5V TTL器件u5V CMOSu3.3V TTL器件u2.5V TTL器件u2.5V供電時的LVCMOS器件uE

4、CLV VCCCCV VOHOHV VOLOLV VIHIHV VILIL5V2.4V0.5V2V0.8VV VCCCCV VOHOHV VOLOLV VIHIHV VILIL3.3V2.4V0.4V2V0.8VV VCCCCV VOHOHV VOLOLV VIHIHV VILIL0V-5.2V-0.88V-1.72V-1.36VV VCCCCV VOHOHV VOLOLV VIHIHV VILIL2.5V2.0V0.2V1.7V0.7VV VCCCCV VOHOHV VOLOLV VIHIHV VILIL5V2.4V0.5V2V0.8VV VCCCCV VOHOHV VOLOLV VIHIH

5、V VILIL3.3V3.2V0.1V2.0V0.7VV VCCCCV VOHOHV VOLOLV VIHIHV VILIL2.5V2.0V0.1V1.7V0.7V電感，變壓器，芯片，發(fā)射天線電容，浮件，晶振，發(fā)射天線電感耦合電容耦合電阻耦合公共阻抗耦合變壓器耦合電感與線纜耦合電容與線纜耦合器件與線纜耦合濾波輸入與輸出耦合PCB平行耦合與相鄰層耦合芯片電路接收天線磁頭信號控制信號敏感性接收程度噪聲路徑暴露程度電場屏蔽電場屏蔽銅鐵鋁金銀導電玻璃磁場屏蔽磁場屏蔽鐵硅鋼片坡莫合金電磁場屏蔽電磁場屏蔽銅鐵電磁吸收電磁吸收吸波材料磁片器件接地 電阻 電容 磁阻 電感 變壓器 連接器導體接地 金屬 銅質(zhì)彈

6、片 鋼質(zhì)彈片 鋁質(zhì)彈片 材料 銅箔 鋁箔 導電布 導電橡膠分地 數(shù)字與模擬 高速與低速 敏感電路 強擾電路 傳導發(fā)射 安全考慮組件濾波組件濾波器件濾波器件濾波瞬態(tài)防護瞬態(tài)防護磁環(huán) 鐵 錳鋅 鎳鋅磁夾電容電阻磁珠電感組合器件TVS壓敏半導體防雷管氣體放電管問題描述：問題描述： S80工程樣機在USB通訊時，使用對講機對其干擾，USB通訊立刻失敗。問題分析：問題分析： S80使用的MINI USB轉(zhuǎn)USB線纜的兩端USB外殼并沒有相連，因此信號的GND環(huán)路過大，且環(huán)路對外暴露程度很大，對干擾的接收效率很高，最后導致了USB通訊失敗。 使用其他三種MINI USB轉(zhuǎn)USB線纜都不會造成通訊失敗，因此

7、是USB轉(zhuǎn)接線本身的質(zhì)量問題。風險分析：風險分析： 客戶在使用USB通訊下載應用發(fā)生故障需滿足兩個條件：一是使用劣質(zhì)轉(zhuǎn)接線，二是有對講機對其干擾。這種概率非常小，即使有，也是可以接受的。因為程序也許幾年才下載一次，不是安全觸發(fā)或硬件損傷的重大缺陷，因此該缺陷可以不用處理。屏蔽層MINI USBUSB FemaleS80U 盤USB外殼與屏蔽層的搭接線纜雙絞，屏蔽，接地，緊密程度問題描述：問題描述： D210在待機的時候，磁頭出現(xiàn)刷卡錯誤。其出線概率為較小，有時候幾分鐘，有時候一兩小時。問題分析：問題分析： 待機模式中磁頭檢測是打開的，D210使用的是兆訊方案的磁頭。使用之前IDTECH的磁頭不

8、會出現(xiàn)刷卡錯誤，新磁頭方案抗擾性比較差。 IDTECH采用三對差分信號輸入，而兆訊采用三根單端信號輸入，抗干擾性能較差。從敏感體來改善，將單端信號的閾值增大，但同時也造成了兼容性問題，濾除了噪聲的同時也同時造成了較微弱信號無法識別。從源頭來改善，發(fā)現(xiàn)是7.4V充電時造成，將7.4V走線移向遠離磁頭的PCB內(nèi)部，問題得到圓滿解決。風險分析：風險分析： 此問題屬于內(nèi)部干擾，且充電狀態(tài)和磁頭待機會同時存在，因此需要重點解決，通過上述分析，有以下方案： 將將7.4V7.4V電源走線走到電源走線走到PCBPCB中央，并走在內(nèi)層，并在兩側(cè)打地孔。中央，并走在內(nèi)層，并在兩側(cè)打地孔。磁頭充電芯片7.4V兆訊方

9、案IDTECH方案效率，環(huán)路，能量傳遞D210接口板問題描述問題描述 客戶在使用過程中，S90經(jīng)常發(fā)生多臺機器安全觸發(fā)。問題分析問題分析 經(jīng)過對客戶現(xiàn)場的模擬分析，進行了靜電與對講機干擾兩種實驗，最終確定為對講機干擾所致。 對講機的干擾頻率為400MHz,通過在MESH上加100pF電容，可以解決問題，另外也可通過 將MESH墻上增加鋪銅減少MESH對對講機干擾接收效率也可以解決問題。風險分析風險分析 在支付行業(yè)中，客戶使用對講機是經(jīng)常性的，因此此問題需要針對庫存及新生產(chǎn)的機器導入抗干擾措施。手工飛線加手工飛線加庫存機器原理圖增加電容原理圖增加電容新生產(chǎn)機器環(huán)路的屏蔽干擾的距離環(huán)路的濾波干擾的

10、結(jié)果問題描述：問題描述： 客戶在使用過程中，S90在使用某些卡片時候磁頭無反應或者報錯。問題分析：問題分析： 經(jīng)過仔細對比分析，找到問題原因如下：異常的卡片，有問題批次的CPU再加上環(huán)境濕度低的情況下出現(xiàn)的ESD現(xiàn)象。只有這三原因加一起，才會復現(xiàn)出故障現(xiàn)象。 一些措施： 軟件方面：監(jiān)控磁頭的中斷響應，但不能從根本上解決問題； 硬件方面： 風險分析：風險分析： 干燥的環(huán)境經(jīng)常存在，概率很大，因此需要針對庫存，返修，新生產(chǎn)的機器進行導入。將磁頭線剪短，并雙絞，磁頭導軌包上銅箔接地1將導軌做成金屬，不接地2將塑料導軌噴導電油漆3導軌參雜碳粒（導軌電阻為幾十K歐姆）材料本身的起電性能材料本身的起電性能

11、接觸的緊密程度、壓力接觸的緊密程度、壓力摩擦的速度摩擦的速度環(huán)境溫度環(huán)境溫度環(huán)境濕度環(huán)境濕度 耦合程度線纜剪短，雙絞改變材質(zhì)，減少摩擦起電12問題描述問題描述 SP30巴西認證摸底測試中，非接讀卡測試中，RE輻射超標超標了10dB。問題分析問題分析 在靜態(tài)測試中，并沒有超標的頻點與頻段，而SP30輻射超標的頻點與頻段，基本都是13.56MHz的倍頻與非接讀卡使用的5V電源所致。 首先，在SP30上裝一個磁扣，可以降低6dB左右，多扣幾個基本可以將輻射壓到限值以下，但對于認證來說，顯然不現(xiàn)實，實驗室不會認可，外表更不美觀。 最后，從路徑上去解決問題不現(xiàn)實，我們必須找到內(nèi)部的干擾源頭，通過仔細分析，發(fā)現(xiàn)