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经验之谈:医用电子设备整改之电磁兼容EMI检测与设计初探

EMI定义:

电磁兼容(EMC) 包括电磁干扰(EMI) 和电磁抗扰度(EMS) 两部分。简而言之,EMI是电子设备对外部电磁环境的干扰,EMS 是电子设备抵抗外部电磁环境干扰的能力。无论是EMI还是EMS,都包括辐射和传导两部分。EMC 认证是任何电子设备必须遵从的,EMI是EMC 中的重要部分。

EMI测试探点

EMI测试包括

1. EMC 认证机构在EMC 实验室进行认证测试;

2. 企业质检部门利用EMI接收机或高指标频谱仪进行EMI预认证测试;

3. 产品研发、调测部门利用频谱仪进行EMI诊断

4. 产品研发调测部门利用示波器测试电源纹波、时钟抖动等特性,因为它们是产生EMI的因素之一。

EMI诊断

在电子设备设计、调试阶段,随时进行EMI诊断是保证电子设备通过EMC 认证行之有效且费用最低的手段。如果最终产品EMC 认证不合格,设计者需要重新进行EMI诊断,找出EMI问题的根源,但此时可用的整改手段已经不多,进行重新设计,费用将倍增。由此可见EMI诊断是日常工作中经常进行的,而EMI预认证以及认证测试只有在电子产品定型阶段才进行。有关EMI诊断预EMI预认证或认证的区别见下表。

峰值检波与准峰值检波:

EMI 认证机构通常按照EMI标准的准峰值检波进行测试,而EMI诊断中往往用峰值检波,两者不匹配,EMI诊断是否还有意义?由于EMI诊断的目的是为了找出EMI的根源,并不需要绝对精确的测试,而是需要相对的重复性好的测试。准峰值检波用来检测信号包络加权后的峰值( 准峰值),它根据时长和重复率对信号加权。准峰值检波的平均过程需耗费时间,测试时间长,不利于日常诊断。由于准峰值检波测试幅度结果永远小于或等于峰值检波的测试结果,因此在进行EMI诊断时,用峰值检波可以快速发现EMI问题。

EMI测试中工程师的“痛点”:

1. 从电路板设计开始就应该考虑EMI问题,但受资金限制,EMI诊断设备往往不能配备到位。

2. 电子产品设计定型后去进行EMC 认证测试,认证机构给出不合格报告,仅指出辐射还是传导EMI不合格,虽然给出干扰频点,但并不指出电子设备中EMI不合格的具体位置或原因,需自行进行EMI诊断,耗费时间与资金。

3. 某些设备受环境制约无法进行屏蔽,需找出EMI根源从设计上解决。频谱仪是发现EMI问题的基本测试仪器,但某些情况下难以追踪EMI的根源。

4. 某些EMI问题可以通过屏蔽方式解决,虽然可以通过EMC 认证,但EMI影响该设备自身性能,必须从根源上解决,或找出问题所在加以回避。在此种情况下,频谱仪存在与3 同样的问题。

5. 随着数据速率的加快,周期性突发的EMI问题日益增多,必须通过对EMI周期的分析找出问题的真正根源,这需要调制域分析。

6. 传导类EMI可以用示波器追踪,同时需要用频谱仪测试,需要两种仪器结合运用。

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