设计系统传导和辐射的EMC合规性测试

通常留到项目结束的设计活动之一是验证产品是否满足电磁兼容性 （EMC） 排放要求。但是，虽然将 EMC 合规性测试推迟到项目结束是一种常见做法，但它可能会导致重大的意外成本和项目延迟。这些可以通过在设计过程的早期考虑 EMC 合规性来避免。

通常，EMC 测试推迟到项目结束的原因是时间、成本和工作量限制。对合规性测试的不熟悉也有助于人们对此类测试的难度的认识。幸运的是，虽然 EMC 合规性测试所需的设备和设施可能是独一无二的，但许多测试实验室都有经验丰富的员工来协助测试。

与合规性测试相关的成本通常会成为“现在付钱或以后付钱”的事件。由于测试通常在开发结束时进行，以获得最终设计的完整认证，因此成本可能很高。传导和辐射发射的最终测试需要在经过认证的实验室中使用校准的测试设备和受控的电气环境进行。由于许多实验室都被预订了数周，因此进行全面认证测试的实验室时间的可用性也可能是一个问题。

但是，将系统传导和辐射的 EMC 问题的发现推迟到项目结束时，会将它们的纠正置于时间表中的一个阶段，这可能是引入意外任务和延迟的最糟糕时间。更合理且通常成本更低的策略是在系统组装开始后立即执行初步的 EMC 合规性测试。在项目的早期，日程安排更加灵活，设计团队更容易接受设计中的修改。同样，通常可以在高峰时间以外的其他预订认证实验室找到用于初步测试的小段时间。

对于初步筛选，成本最低，测试实验室将在设计阶段早期合作进行预合规性测试。因此，在设计周期的早期执行初步 EMC 测试所花费的少量资源可以防止在产品计划后期才发现 EMC 问题时发生的大量且昂贵的重新设计工作。

预一致性测试虽然完全合规性测试需要经过认证的实验室，但如果设计团队希望自己进行预合规性测试，则可以在测试设备数量最少的房间内进行测试。传导发射测试所需的设备是线路阻抗稳定网络 （LISN） 和频谱分析仪。LISN 是一种无源网络，用于最大限度地减少从商业电力线传导的噪声。它还提供了一个受控阻抗测试端口，用于监控被测设备 （EUT） 的传导发射。用于传导发射测试的频谱分析仪可以是基本型号，能够执行 150 kHz 至 30 MHz 的测量。

图 1：传导发射测试设置。

可以使用频谱分析仪和适当的天线来完成辐射发射的初步测试。频谱分析仪应该能够进行从 30 MHz 到至少 900 MHz 的测量。频谱分析仪执行准峰值测量并在显示屏中显示一致性参数限制的能力将使初步测试任务更容易执行。用于初步辐射发射测试的天线应具有与频谱分析仪相似的带宽，并且需要了解天线的增益与频率特性。最好能够在辐射发射 EMC 天线和 EUT 之间至少三米（10 英尺）的电气安静的房间内进行辐射发射测试。

图 2：辐射发射测试设置。

一个例子将有助于说明早期测试的好处。延迟系统 EMC 测试的一个常见原因是错误地认为电源是大多数 EMC 问题的原因。因此，想法是，如果供应已经通过了独立的监管测试，系统将通过测试。这种误解的部分原因是几乎所有电源都基于开关稳压器拓扑结构，而开关稳压器固有地会产生传导和辐射发射，需要在电源设计中加以缓解。然而，在许多情况下，电源被归咎于系统内的 EMC 问题，而实际上它“只是传递者”。

即便如此，在项目结束时，已经付出了很多努力来设计系统以满足性能标准，如果出现 EMC 合规性问题，电源被认为是最容易进行合规性校正工作的目标，而不会影响其他系统性能参数。即使系统通常是射频发射的来源，这种看法也会出现，因为电源输入和输出上的电缆可能用作辐射发射的天线和传导发射的导体。

通常可以在电源中添加噪声抑制组件来解决此类 EMC 问题，这是许多设计团队最终采用的方法。对于使用内部电源的产品，可以在馈入电源的导体上或电源输出与系统电源输入之间的电缆上添加 EMC 噪声抑制组件。旁路电容器和铁氧体磁芯是用于创建滤波器以解决 EMC 问题的抑制组件。铁氧体磁芯引入了与意外噪声路径串联的额外电感阻抗，旁路电容器提供了一个低阻抗路径来分流噪声信号，以最大限度地减少信号传播。

图 3：传导发射滤波器组件。

采用外部电源的系统在电源的输入或输出路径上添加 EMC 抑制组件的能力可能会受到更多限制。辐射发射问题通常通过放置在电源和系统之间的电缆上的铁氧体磁芯来解决。但是与传导发射相关的关注频率足够低，以至于许多应用无法接受安装在电源线周围和缓解 EMC 问题所需的铁氧体磁芯尺寸。在具有外部电源的系统中观察到的传导发射问题通常最容易解决，方法是与电源供应商合作修改现有电源的设计或选择包含增强型传导发射抑制组件的不同外部电源。全方位服务的电源供应商，CUI拥有协助电源设计和选型的设备和经验，包括预合规和最终 EMC 测试。

但是所有这些项目结束的活动都应该被认为是减轻问题的影响，而不是解决问题的根源。此外，与电源相关的 EMC 抑制活动仍需要设计团队的时间，并且还可能影响与电源相关的安全证书。对安全证书的任何更改都将需要电源供应商提供时间和资源，从而增加项目成本。在所有这些之后，如果添加传导和辐射发射抑制组件不足以充分减少 EMC 问题，系统电路可能仍需要修改以最大限度地减少 RF 信号的产生。

大多数管理团队都喜欢在预算范围内提前完成的项目。不幸的是，当测试延迟到最后时，EMC 合规性问题可能是项目最后一分钟预算和进度增加的常见来源。在项目的系统组装阶段执行预合规性 EMC 测试有助于消除那些影响预算和进度的设计变更。预合规性 EMC 测试还有助于确保在最终合规性测试期间不会出现任何问题，从而有助于在预算范围内按时完成该项目阶段。

审核编辑：郭婷