電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析

從廣義上講，EMC測(cè)試的具體項(xiàng)目包括以下兩個(gè)大項(xiàng)：

（1）EMI（Electro-Magnetic Interference）—電磁干擾測(cè)試

此測(cè)試之目的為：檢測(cè)電器產(chǎn)品所產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)人體、公共電網(wǎng)以及其他正常工作之電器產(chǎn)品的影響。

（2）EMS（Electro-Magnetic Susceptibility）—電磁抗擾度測(cè)試

此測(cè)試之目的為：檢測(cè)電器產(chǎn)品能否在電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作，不受影響。

再劃分到小點(diǎn)，這兩個(gè)大項(xiàng)的具體項(xiàng)目以及各自項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的常用測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)如下：

其中EMI包括：

（1）輻射騷擾測(cè)試（RE）—測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：EN55022

（2）傳導(dǎo)騷擾測(cè)試（CE）—測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：EN55022

（3）諧波電流測(cè)試（Harmonic）—測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：EN61000-3-2

（4）電壓變化與閃爍測(cè)試（Flicker）—測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：EN61000-3-3

EMS包括：

（1）靜電放電抗擾度測(cè)試（ESD）—測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：EN6100-4-2

（2）射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度（RS）—測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：EN61000-4-3

（3）射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度（CS）—測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：EN61000-4-6

（4）電快速瞬變脈沖群抗擾度測(cè)試（EFT）—測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：EN61000-4-4

（5）浪涌（沖擊）抗擾度（SURGE）—測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：EN61000-4-5

（6）電壓暫降，短時(shí)中斷和電壓變化抗擾度測(cè)試（DIP）—測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：EN61000-4-11

（7）工頻磁場(chǎng)抗擾度測(cè)試（PFMF）—測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：EN61000-4-8

在電路板上電后，若作為頻率器件的晶振周邊存在較強(qiáng)雜散電磁信號(hào)時(shí)，會(huì)直接導(dǎo)致晶振輸出頻率受到干擾，引發(fā)頻率偏移，嚴(yán)重時(shí)影響電路板正常工作。因此晶振本身具備抗電磁干擾能力也是晶振品質(zhì)的一個(gè)重要特性。另外，在電路板布線時(shí)需要注意：

1、晶振盡量靠近芯片，走線短且直。

2、晶振引出的兩根時(shí)鐘信號(hào)線也要短，防止形成發(fā)射天線。

3、盡量設(shè)計(jì)晶振位于遠(yuǎn)離電磁波干擾區(qū)域，如遠(yuǎn)離電源，天線等器件。

4、晶振下方不要走線，走線過(guò)程不能隔斷，不要過(guò)孔換層。

5、屏蔽晶振，金屬外殼檢查接地。

電源系統(tǒng)ＥＭＣ優(yōu)化實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介

電源系統(tǒng)ＥＭＣ優(yōu)化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如下圖３．１１所示。其中①處為供電電源，實(shí)驗(yàn)中分別采用線性電源和開(kāi)關(guān)電源為單片機(jī)芯片和１０Ｍ有源晶振進(jìn)行供電。②處為有源晶振，其外觀如下圖３．１２（ａ）所示，引腳圖如下圖３．１２（ｂ）所示。③處是８０Ｃ５２單片機(jī)，也是本實(shí)驗(yàn)中的核也器件。④處是單片機(jī)驅(qū)動(dòng)的芯片或器件。本實(shí)驗(yàn)中為了便于觀察現(xiàn)象，選擇單片機(jī)的負(fù)載為走段數(shù)碼管。實(shí)驗(yàn)將分析在為采取任何措施時(shí)，該系統(tǒng)的抗干擾能力和輻射射發(fā)射水平及在加入電源系統(tǒng)ＥＭＣ優(yōu)化措施后的改善情況。

電源系統(tǒng)抗干擾優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

對(duì)于線性電源系統(tǒng)，當(dāng)電源入口端Ｗ及ＰＣＢ上電源系統(tǒng)未針對(duì)浪涌、ＥＦＴ及電壓跌落做任何措施時(shí)，在進(jìn)行浪涌差模±２０００V，共模±１０００V浪涌測(cè)試時(shí)，數(shù)碼管無(wú)法正常顯示，單片機(jī)失效。當(dāng)進(jìn)行ＥＦＴ的±２０００Ｆ測(cè)試時(shí)，數(shù)碼管閃爍現(xiàn)象嚴(yán)重，但單片機(jī)未失靈。最后在進(jìn)行電壓跌落試驗(yàn)時(shí)同樣也會(huì)出現(xiàn)數(shù)碼管短時(shí)熄滅現(xiàn)象。

對(duì)于開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，當(dāng)電源入口端上電源系統(tǒng)未針對(duì)浪涌、ＥＦＴ電壓跌落做任何措施時(shí)，在進(jìn)行浪涌差模±２０００V，共?！溃保埃埃癡浪涌測(cè)試時(shí)，數(shù)碼管顯示閃爍，但單片機(jī)未失效。當(dāng)進(jìn)行ＥＦＴ的±２０００V測(cè)試時(shí)，數(shù)碼管也存在閃爍現(xiàn)象，單片機(jī)未失靈。而在進(jìn)行電壓跌落試驗(yàn)時(shí)未出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可總結(jié)出：在針對(duì)未進(jìn)行ＥＭＣ優(yōu)化設(shè)計(jì)的電源系統(tǒng)進(jìn)行抗擾度試驗(yàn)時(shí)，線性電源系統(tǒng)的抗擾度比開(kāi)關(guān)電源能為差。特別是在電壓跌落抗擾度上，開(kāi)關(guān)電源對(duì)電源電壓的變化不敏感，而在使用線性電源時(shí)會(huì)導(dǎo)致數(shù)碼管顯示忽明忽滅。

但是對(duì)于浪涌和ＥＦＴ抗擾度，開(kāi)關(guān)電源和線性電源系統(tǒng)，在未進(jìn)行ＥＭＣ優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)導(dǎo)致電路無(wú)法正常工作。針對(duì)Ｗ上抗擾度測(cè)試結(jié)果，分別對(duì)線性電源和開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)進(jìn)行抗擾度ＥＭＣ優(yōu)化設(shè)計(jì)后再觀察測(cè)試結(jié)果。由于實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，器件相對(duì)較少，因而針對(duì)抗擾度設(shè)計(jì)要求不高。

故在整改時(shí)主要在電源線上安裝電源線ＥＭＩ濾波器和壓敏電阻并且在單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)芯片和數(shù)碼管電源端并０．１UＦ的去藕電容。另外針對(duì)線性電源電壓跌落抗擾度不滿足要求的情況，主要應(yīng)對(duì)措施是在單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)芯片管腳電源管腳對(duì)參考地加并的4.7UF鉭電解電容及在數(shù)碼管電源管腳對(duì)參考地加并１０UＦ的鉭電解電容做儲(chǔ)能電容使用即有較好的抑制效果。

電源系統(tǒng)輻射發(fā)射優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

首先實(shí)驗(yàn)在未針對(duì)芯片的電源管腳做任何處理時(shí)，用示波器測(cè)量了單片機(jī)的電源管腳的時(shí)域波形圖如下圖３．１３所示。圖中波形的有效值達(dá)到１．４Ｖ，邊緣毛刺的峰值達(dá)到１．８Ｖ且波形頻率同晶振頻率，故該電源系統(tǒng)中存在較為嚴(yán)重的高頻紋波。這種高頻紋波會(huì)借助電源線的天線效應(yīng)對(duì)外產(chǎn)生嚴(yán)重的輻射ＥＭＩ噪聲。

在對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)ＲＥ的整改措施主要有如下幾點(diǎn)：

其一是在電源線上加磁環(huán)并將濾波器金屬外殼和開(kāi)關(guān)電源的金屬外殼用最短的導(dǎo)線相連并接地。

其二是在單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)芯片及數(shù)碼管電源端增加０．１uＦ去藕電容和１uf的貼片型鉭電容。

最后將有源晶振底部設(shè)計(jì)大面積參考地并將晶振金屬外殼用銅泡與參考地相連。

根據(jù)輻射發(fā)射的測(cè)試結(jié)果，在未進(jìn)行整改時(shí)天線垂直和水平極化的測(cè)試結(jié)果分別如下圖可看出在１０Ｍ的倍頻上有多個(gè)單頻點(diǎn)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的限值。而經(jīng)過(guò)整改后測(cè)試頻譜如下圖所示，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)各個(gè)頻點(diǎn)整體輻射都有了５-１０ｄＢuＶ／ｍ的下降，故證明電源系統(tǒng)的ＥＭＣ設(shè)計(jì)將有助于設(shè)備輻射發(fā)射的改善。本實(shí)驗(yàn)電路最終要通過(guò)福射發(fā)射測(cè)試還需要對(duì)芯片信號(hào)輸出引腳進(jìn)行濾波處理，但本文主要針對(duì)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)福射發(fā)射的影響的研究，故對(duì)信號(hào)濾波部分不作贅述。

案例一：高頻電刀整改

某款高頻電刀如下圖４．１所示，電刀外殼主要由金屬材質(zhì)構(gòu)成，兩側(cè)和前面板周?chē)鸀樗芰喜馁|(zhì)。前面板主要為液晶觸控板和功率輸出端口，后背板主要有控制線纜、RＳ２３２通信線纜及電源線和風(fēng)扇口等。內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖在整改前如下圖４．１（ｂ）所示，主要由電源模塊、高頻電流發(fā)射模塊、主控制板模塊和觸控顯示屏等構(gòu)成。

高頻電刀整改過(guò)程

輻射超標(biāo)整改的關(guān)鍵在于定位到主要的噪聲源，然后有針對(duì)性地進(jìn)行處理。

1、輻射源定位：

定位思想：分開(kāi)各個(gè)模塊定位，分高低頻。

由于該設(shè)備中系統(tǒng)各個(gè)功能模塊間是單獨(dú)供電的，故在輻射源定位時(shí)可將每個(gè)模塊分別供電觀察ＲＥ測(cè)試結(jié)果，進(jìn)而能預(yù)判各個(gè)頻段的輻射主要是由哪個(gè)模塊引起的。分析中我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將顯示板電源斷開(kāi)后高頻噪聲幾乎消失，則可判斷富頻處輻射超標(biāo)主要是由液晶顯示器引起。此外還發(fā)現(xiàn)當(dāng)斷開(kāi)主控制ＰＣＢ斷開(kāi)電源后，低頻段的寬帶噪聲也有下降，故可判斷低頻段的寬帶噪聲主要是由主控制板引起。

2、重點(diǎn)定位：

RE測(cè)試分天線、水平進(jìn)行測(cè)試

由于該款電刀在ＲＥ測(cè)試過(guò)程中天線垂直極化方向超標(biāo)較嚴(yán)重，故先以天線垂直極化時(shí)整改為重點(diǎn)，這樣有助于節(jié)省整改中的測(cè)試時(shí)間提高整改的效率。此外，整改中的每個(gè)措施都需要進(jìn)行前后的頻譜對(duì)比，再?zèng)Q定該措施是否保留。同樣在完成產(chǎn)品ＲＥ整改后可將一些磁環(huán)去除并觀察效果，如何去除后并無(wú)明顯影響，則可去除從而降低成本。

整改中首先是針對(duì)產(chǎn)品的電源系統(tǒng)入口端Ｗ及外部線纜進(jìn)行處理，主要措施如下圖所示。分別在電源線和控制線纜上加磁環(huán)（磁導(dǎo)率u＝８５０）并和初始結(jié)果進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)有較好的抑制效果，故保留該措施。接著還發(fā)現(xiàn)設(shè)備電源線ＥＭＩ濾波器的接地線較長(zhǎng)且與機(jī)殼間搭接不良，搭接阻抗較高，故將接地線剪短到合適的長(zhǎng)度并且將濾波器的外殼和金屬后板使用導(dǎo)電襯墊進(jìn)行良好搭接后再進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下

接著對(duì)設(shè)備內(nèi)部電源系統(tǒng)進(jìn)行分析，分析發(fā)現(xiàn)主控ＰＣＢ板的供電線路是從射頻板引出的且還有數(shù)根信號(hào)采集線一同引出?？紤]到排線上可能藕合進(jìn)ＥＭＩ噪聲，故需要對(duì)其處理。主要處理措施如下圖所示。首先在金屬屏蔽箱體內(nèi)部，在排線上夾套鐵氧體磁環(huán)（磁導(dǎo)率＝８５０），接著用銅箱將排線引出的機(jī)箱的周?chē)目p隙密封，保證金屬機(jī)箱導(dǎo)電完整性。處理后輻射發(fā)射測(cè)試結(jié)果如下圖所示，頻譜的低頻段寬帶噪聲有較明顯下降

主控ＰＣＢ板上ＤＣ／ＤＣ模塊將１８Ｖ輸入后轉(zhuǎn)變成５Ｖ和±１２Ｖ三種直流輸出電壓。其中５Ｖ電壓是給主控制板上的各忘片進(jìn)行供電，＋１２Ｖ是給液晶屏供電，而－１２Ｖ處于空置。由上述分析低頻段輻射發(fā)射超標(biāo)嚴(yán)重與主控制板關(guān)系密切，故判斷可能是DＣ／ＤＣ模塊濾波電路設(shè)計(jì)不夠完善引起。故在ＤＣ／ＤＣ入口端加并上Ｃ1（０．１UＦ）陶瓷電容進(jìn)行去藕處理并且將空置端－１２Ｖ通過(guò)Ｃ２（０．０１uＦ）陶瓷電容接參考地。鑒于主控制板上有大量高速集成粒片，因而５Ｖ輸出加并C3(10UF)的鉭電容及Ｃ４（０．０４７uf）的陶瓷電容。測(cè)試結(jié)果如下圖４．６（ｂ）所示，測(cè)試頻譜的低頻段和高頻段都有所下降。

接著重點(diǎn)針對(duì)液晶顯示器電源進(jìn)行處理。首先在ＤＣ／ＤＣ的＋１２Ｖ輸出的直流電輸出端也并上Ｃ４（0.04uＦ），并且在靠近液晶屏的電源口處并上Ｃ6（２２uＦ）的鉭電容和Ｃ７（２２ｎＦ和C8（1nF）的陶瓷電容，用于濾除高頻福射發(fā)射。此外，液晶屏的電源、信號(hào)線也可能充當(dāng)福射發(fā)射的等效天線且信號(hào)線和電源線之間可能發(fā)生串?dāng)_現(xiàn)象。

故在整改時(shí)處理措施如下圖４．７（ａ），將電源線和信號(hào)線分開(kāi)并分別在液晶屏的出線端加磁環(huán)處理（磁導(dǎo)率＝８５０），測(cè)試結(jié)果如４．７腳所示。根據(jù)測(cè)試頻譜，箱射ＥＭＩ噪聲整體都得到有效地抑制，但是低頻段和高頻段還有部分點(diǎn)處于臨界狀態(tài)，需進(jìn)一步分析處理

分析液晶屏及其周?chē)臋C(jī)箱結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，射頻板外部的金屬屏蔽體底部留出了很長(zhǎng)的縫隙，屬于金屬屏蔽體搭接不當(dāng)。在這種情況下，液晶屏及其傳輸線上的福射ＥＭＩ噪聲很可能通過(guò)該縫隙形成的等效天線對(duì)外產(chǎn)生進(jìn)一步的福射發(fā)射。因此，可將液晶屏背面安裝一塊金屬面板如下圖所示，用于將液晶屏的福射ＥＭＩ噪聲通過(guò)接地地金屬板反射或感應(yīng)產(chǎn)生電流引入地線。經(jīng)過(guò)測(cè)試，該款電刀最終通過(guò)ＲＥ測(cè)試，測(cè)試頻譜如下圖所示。同時(shí)福射在天線水平極化方向上也通過(guò)。

有關(guān)ＥＭＣ設(shè)計(jì)

（１）對(duì)于使巧液晶顯示器的醫(yī)療電子產(chǎn)品，由于顯示屏部分常常是潛在的福射源，所以在對(duì)其供電、信號(hào)走線化及周?chē)Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意。供電線路要盡量短且應(yīng)將信號(hào)線和電源線、分隔開(kāi)防止線瓣線纜之間發(fā)生串?dāng)_，并且宜在液晶屏背面加接地金屬平面，有助于降低轄射ＥＭＩ噪聲。

（２）產(chǎn)品在設(shè)計(jì)屏蔽機(jī)箱時(shí)，要盡量保證機(jī)箱屏蔽體的導(dǎo)電完整性，避免有細(xì)長(zhǎng)的縫隙。此外還要盡量避免從屏蔽機(jī)箱中引出線纜，如果有引出的電源線或者信號(hào)線要進(jìn)行必要的濾波處理，否則很容易在線纜上稱(chēng)合高頻噪聲，引起福射ＥＭＩ問(wèn)題。

（３）對(duì)于ＰＣＢ上使用的ＤＣ／ＤＣ模塊要做好濾波處理，利用電容和電感構(gòu)成的ＬＣ濾波器將ＤＣ／ＤＣ產(chǎn)生的高頻噪聲反射回噪聲源或?qū)⒃肼曓D(zhuǎn)化成熱能散發(fā)。如果電源芯片有不使用的輸出管腳不應(yīng)將其空置，最好通過(guò)合適參數(shù)的電容接到ＧＮＤ端。

某款醫(yī)療蠕動(dòng)泵整改

設(shè)備簡(jiǎn)介及初始測(cè)試結(jié)果該款蠕動(dòng)累的外觀如下圖４．９所示，其前后面板為金屬表面做噴漆處理，上蓋板為塑料材質(zhì)。正面中心、部分為步進(jìn)電機(jī)凸出部分，用于帶動(dòng)液體蠕動(dòng)。而背板主要有電源線和民Ｓ２３２通信接口等。累的內(nèi)部如下圖４．１０所示，主要有開(kāi)關(guān)電源、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)板及通信和顯示控制板。蠕動(dòng)累的基本工作原理是通過(guò)ＲＳ２３２接曰接收外部控制信號(hào)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)輸液管道中的液體流動(dòng)。

下圖分別是天線在垂直和水平極化時(shí)的ＲＥ初始測(cè)試結(jié)果。從測(cè)試頻譜中可看出，該產(chǎn)品兩個(gè)極化方向上在４０Ｍ-１００Ｍ間都存在寬帶福射ＥＭＩ噪聲超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，并且垂直極化時(shí)福射發(fā)射超出限制最高達(dá)到１５ｄBuV/m

觀察ＲＥ測(cè)試頻譜發(fā)現(xiàn)低頻段天線垂直極化時(shí)較水平極化更嚴(yán)重，故優(yōu)先處理天線垂直極化時(shí)的情況。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)低頻端超標(biāo)常與電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理有密切的關(guān)系，可能是由于開(kāi)關(guān)電源自身的噪聲通過(guò)電源線對(duì)外產(chǎn)生福射ＥＭＩ噪聲。通過(guò)在電源線卡鐵氧體磁環(huán)（磁導(dǎo)率＝１０００）并將開(kāi)關(guān)電源的地柱如下圖所示與電源線濾波器的接地柱上的絕緣漆用挫刀打磨掉后，ＲＥ測(cè)試結(jié)果如下圖

接在在通信線入口卡上鐵氧體磁環(huán)（磁導(dǎo)率＝１０００）并和將ＲＳ２３２接曰使用導(dǎo)電襯墊進(jìn)斤良好的接地處理后，ＲＥ測(cè)試結(jié)果如下圖４．１３肋所示有了進(jìn)一步改善。

在經(jīng)過(guò)上述外部線纜處理后，發(fā)現(xiàn)低頻段寬帶噪聲還是偏高，判斷噪聲可能來(lái)自開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)管。如下圖所示就是常規(guī)開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)管，其Ｇ極接受來(lái)自ＰＷＭ控制電路發(fā)出的脈寬調(diào)制信號(hào)。如Ｓ極接地不良，調(diào)制信號(hào)容易通過(guò)開(kāi)關(guān)管的寄生電容進(jìn)入Ｓ極中并在接地阻抗上產(chǎn)生壓降，從而形成共模發(fā)射的福射噪聲源，導(dǎo)致設(shè)備的福射發(fā)射超標(biāo)。

因而針對(duì)開(kāi)關(guān)管進(jìn)行了處理，具體措施如下圖在開(kāi)關(guān)管的Ｓ極和Ｇ極間并上一個(gè)高壓電容瓷片Ｃｌ（０．０２２uＦ）。最終產(chǎn)品的ＲＥ測(cè)試結(jié)果如下圖滿足了標(biāo)準(zhǔn)的限值要求。同時(shí)天線水平極化下也滿足。

該款醫(yī)巧蠕動(dòng)累的金屬外殼做了噴緣處理，因此在接地時(shí)要格外注意接地處是否也做了噴瀑處理。此外累福射ＥＭＩ噪聲主要是低頻段寬帶噪聲，故要注重開(kāi)關(guān)電源的處理。

（１）當(dāng)設(shè)備的機(jī)殼噴涂絕緣煉時(shí)，在進(jìn)行金屬機(jī)殼接地、開(kāi)關(guān)電源接地Ｗ及一些接口外殼接地時(shí)要注意將搭接處的絕緣漆用挫刀打磨干凈并通過(guò)金屬墊片或?qū)щ娨r墊材稱(chēng)進(jìn)行搭接，最后還要用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量搭接電阻。

（２）當(dāng)設(shè)備內(nèi)使用電化時(shí)宜在電動(dòng)機(jī)電源處并一定容量的電解電容，為電動(dòng)機(jī)提供局部電源從而減小電源線上的脈動(dòng)電流。

（３）ＲＥ測(cè)試時(shí)如果發(fā)現(xiàn)頻譜低頻段有較高的寬帶噪聲，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可判斷可能是開(kāi)關(guān)電源模塊引起的共模輻射ＥＭＩ噪聲。具體處理措施有改善開(kāi)關(guān)電源接地、對(duì)電源模塊輸入輸出進(jìn)行濾波處理或者對(duì)開(kāi)關(guān)管進(jìn)行處理等

某款骨治療儀整改

設(shè)備簡(jiǎn)介及初始測(cè)試結(jié)果

某款骨傷治巧儀如下圖所示，其整體為塑料材質(zhì)，控制面板上主要有控制按鍵和顯示數(shù)碼管等。產(chǎn)品的工作原理是通過(guò)按鍵設(shè)定工作強(qiáng)度和時(shí)間，使得產(chǎn)品內(nèi)部控制電路控制繼電器的通斷使得電磁鐵如圖所示一定頻率震動(dòng)從而緩解患者胥骼疼痛而達(dá)到康復(fù)治療的目的。產(chǎn)品的背板主要有電源線和保險(xiǎn)絲等。

該治療儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖４．１７所示，產(chǎn)品使用線性電源作為供電系統(tǒng)，其變壓器將２２０Ｖ交流電轉(zhuǎn)換成１８Ｖ和９Ｖ的交流電，接著由ＰＣＢ上的整流和穩(wěn)壓模塊將交流電轉(zhuǎn)換成１５Ｖ直流電給電磁鐵供電和５Ｖ直流電給ＰＣＢ上的各個(gè)蒼片供電。由于ＰＣＢ電路板中含有繼電器和較多的控制芯片并且在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮ＥＭＣ問(wèn)題，從而導(dǎo)致其ＲＥ測(cè)試未能通過(guò)。

再分析測(cè)試頻譜上窄帶噪聲，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)超頻頻點(diǎn)與ＰＣＢ控制板中的晶振存在倍頻的關(guān)系，所Ｗ要針對(duì)控制板的晶振和單片機(jī)芯片進(jìn)行整改處理。如圖４．１７主控制板上的四個(gè)單片機(jī)芯片可能就是窄帶噪聲產(chǎn)生的噪聲源，其主要產(chǎn)生的原因有3個(gè)。

其一是單片機(jī)晶振與起振電容不匹配，導(dǎo)致晶振輸出波形失真產(chǎn)生噪聲。

其二是單片機(jī)芯片供電電源的去藕電路設(shè)計(jì)不當(dāng)。在本產(chǎn)品只用一個(gè)的瓷片電容并不能滿足電源去錯(cuò)的要求從而導(dǎo)致電源線上產(chǎn)生紋波噪聲。

最后是單片機(jī)芯片某管腳走線過(guò)長(zhǎng)并缺少必要的濾波電路導(dǎo)致福射發(fā)射超標(biāo)。綜上分析對(duì)毎個(gè)單片機(jī)做如下處理。首先更換晶振的起振電容，將原來(lái)１５ｐＦ瓷片電容Ｃｌ和Ｃ２換成２２pＦ的０６０３貼片電容（所以說(shuō)晶振電容的值可以根據(jù)emi調(diào)整），

接著在單片機(jī)芯片并粗電容Ｃ３（２．２uＦ）和陶瓷電容Ｃ４（０．０１uＦ）。整改后測(cè)試頻譜圖如下４．２０（ｂ）所示，最終通過(guò)測(cè)試。

設(shè)計(jì)建議

該款產(chǎn)品在設(shè)計(jì)中存在很多不足之處，就ＥＭＣ角度分析電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可Ｗ看出，在沒(méi)有電源線ＥＭＩ濾波器情況下，將電源的整流和濾波電路設(shè)計(jì)在ＰＣＢ板上與電源入口端相距最遠(yuǎn)的角落，這段過(guò)長(zhǎng)電源線容易鍋合高頻噪聲并通過(guò)電源線對(duì)外產(chǎn)生福射ＥＭＩ噪聲。此外還未針對(duì)繼電器控制電路做好有效處理。

（１）當(dāng)處理器芯片使用晶振電路提供時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，若根據(jù)測(cè)試頻譜結(jié)果，發(fā)現(xiàn)有晶振倍頻的窄帶噪聲，則可用示波器觀察晶振電路的輸出波形是否失真，并根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整起振電容的容值。

（２）線性電源或開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)中的輸出電源線要盡量通過(guò)最短的距離連接到ＰＣＢ，距離過(guò)長(zhǎng)的電源線易藕合電磁噪聲并且也會(huì)成為福射發(fā)射的寄生天線。

（３）當(dāng)設(shè)備中使用繼電器時(shí)要注意設(shè)計(jì)保護(hù)電路和濾波電路，保證其自身正常工作并防止其產(chǎn)生的干擾進(jìn)入電源系統(tǒng)后影響其他器件的正常工作。

某款自動(dòng)氣壓止血帶整改

設(shè)備間介及初始測(cè)試結(jié)果

本例中介紹某款自動(dòng)氣壓止血帶福射整改。下圖為該產(chǎn)品的外部結(jié)構(gòu)，其外殼是塑料材質(zhì)，前面板表面主要由按鍵、濕示數(shù)碼管和氣體輸出管道等組成，并且在前面板后是一塊金屬板用于固定面板上的各個(gè)器件。產(chǎn)品的背面主要有單相兩線制的電源線接口和保險(xiǎn)絲等，產(chǎn)品在使用時(shí)固定在一根金屬支架上。

氣壓止血帶整改

首先是針對(duì)產(chǎn)品的電源入曰端處理。下圖４．２３腳是產(chǎn)品電源系統(tǒng)入口在整改前的結(jié)構(gòu)示意圖。分析該產(chǎn)品工作時(shí)是固定在一個(gè)支架上工作的，且我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)金屬支架和開(kāi)關(guān)電源外殼、濾波器外殼Ｗ及電動(dòng)機(jī)的外殼等都用金屬螺絲固定在同一個(gè)金屬板上。

由此懷疑金屬支架可能間接充當(dāng)了轄射發(fā)射的等效天線，故要對(duì)其進(jìn)行處理。主要的整改措施是將支架金屬部分與內(nèi)部金屬板進(jìn)行絕緣化處理，避免兩者之間有金屬連接。具體做法是將用于固定的螺絲部分包裹絕緣膠布并將金屬墊片換成塑料墊片，最后用萬(wàn)用表測(cè)試兩者間己經(jīng)不存在電氣連接。

接著再分析電源系統(tǒng)入曰端結(jié)構(gòu)圖４．２３（ａ）可看出電源ＥＭＩ濾波器與電源進(jìn)線端口相距較遠(yuǎn)且其輸入、輸出端口相距較近，送樣容易發(fā)生福射近場(chǎng)耦合從而嚴(yán)重影響濾波器的效果。另外圖４．２３（ｂ）是產(chǎn)品電源端內(nèi)部實(shí)物圖，可看出內(nèi)部線纜布局比較雜亂且長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，這可能間接地將線纜作為福射發(fā)射的等效天線而旦線纜之間的串?dāng)_也會(huì)比較嚴(yán)重。

此外電動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)電源、蓄電池和ＥＭＩ濾波器的金屬外殼同時(shí)接在同一個(gè)金屬板上，由于當(dāng)系統(tǒng)采用單相兩線制沒(méi)有地線，這時(shí)將各個(gè)模塊接到同一個(gè)參考點(diǎn)可能相互間造成更嚴(yán)重的干擾。針對(duì)以上設(shè)計(jì)中的不足之處，對(duì)產(chǎn)品做如下整改。首先長(zhǎng)線纜剪短到合適的長(zhǎng)度，接著將電源線ＥＭＩ濾波器放置電源線進(jìn)線端并將輸入、輸出線之間隔開(kāi)。最后將與金屬板搭接處均使用絕緣墊片，處理后的效果如圖所示。

設(shè)計(jì)建議

在ＥＭＣ設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先處理結(jié)構(gòu)，保證設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)不會(huì)引入ＥＭＣ問(wèn)題。接著再在考慮使用一些器件和濾波電路等，這樣能夠盡量降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。本例中在設(shè)備電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)是要注意結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的合理性。

（１）電源線ＥＭＩ濾波器在安裝時(shí)要盡量靠在電源線的進(jìn)行端口，且一定要避免

輸入輸出線前后的距離，避免從空間產(chǎn)生福射的縄合，影響濾波器的濾波效果。且當(dāng)設(shè)備是單相兩線制時(shí)要考慮濾波器的外殼能否與開(kāi)關(guān)電源外殼等之間金屬連接，但是一般效果不好，且容易相互之間產(chǎn)生干猶。

（２）要盡量將避免長(zhǎng)直金屬或帶有較大孔縫的金屬面板同ＰＣＢ的參考地或電源

地之間存在金屬搭接。如有類(lèi)似搭接時(shí)，我們要考慮如何將其進(jìn)巧絕緣處理或使用導(dǎo)電襯墊將孔和縫隙封閉住。

（３）當(dāng)設(shè)備有金屬支架時(shí)一定要防止支架在無(wú)意中被充當(dāng)福射發(fā)射的等效天線，故要盡量避免其與內(nèi)部電路存在任何的金屬連接。

（４）對(duì)于晶振一類(lèi)的干擾源，最好在其周?chē)竺娣e敷銅并保證良好接地，且更應(yīng)該避免有信號(hào)線纜從晶振周?chē)┻^(guò)。

審核編輯：劉清