EMI-probleemoplossing, stap voor stap

EMI-probleemoplossing, stap voor stap

In dit artikel beschrijven we de stappen die we gewoonlijk nemen om de vier belangrijkste EMI-problemen op te lossen; geleide emissies, uitgestraalde emissies, uitgestraalde immuniteit en elektrostatische ontlading.

"Artikel oorspronkelijk gepubliceerd in Interference Technology (https://interferencetechnology.com/emi-troubleshooting-step-step/) door Kenneth Wyatt”

In dit artikel beschrijven we de stappen die we gewoonlijk nemen om de vier belangrijkste EMI-problemen, geleide emissies, uitgestraalde emissies, uitgestraalde immuniteit en elektrostatische ontladingen op te lossen. Hiervan zijn de laatste drie de meest voorkomende problemen, waarbij uitgestraalde emissies doorgaans de grootste mislukking zijn. Als uw product of systeem (EUT) voldoende stroom en I/O-poortfiltering heeft, zijn geleide emissies en de andere immuniteitstests die verband houden met de stroomlijn doorgaans geen probleem.

Voor uw gemak hebben we een lijst met aanbevolen apparatuur opgesteld die nuttig is voor het oplossen van EMI-problemen. De downloadlink staat vermeld in Referentie 1.

Uitgevoerde emissies

Dit is meestal geen probleem als de stroomleidingen voldoende worden gefilterd. Bij veel goedkope voedingen ontbreekt echter een goede filtering. Sommige merken zonder naam hebben helemaal geen filtering! De uitgevoerde emissietest is eenvoudig uit te voeren, dus alsjeblieft.

Stel uw spectrumanalysator als volgt in:

1. Frequentie 150 kHz tot 30 MHz
2. Resolutie bandbreedte = 10 of 9 kHz
3. Voorversterker = Uit
4. Pas het referentieniveau aan zodat de hoogste harmonischen worden weergegeven en de verticale schaal zelfs in stappen van 10 dB wordt weergegeven
5. Gebruik aanvankelijk gemiddelde detectie en later CISPR-detectie voor eventuele pieken
6. Interne demping – begin eerst met 20 tot 30 dB en pas deze aan voor de beste weergave en geen overbelasting van de analysator.
7. Stel de verticale eenheden in op dBμV

We houden er ook van om de horizontale schaal in te stellen van lineair naar log, zodat frequenties gemakkelijker uit te lezen zijn.

Zorg voor een lijnimpedantiestabilisatienetwerk (LISN) en plaats dit tussen het te testen product of systeem en de spectrumanalysator. Let op onderstaande volgorde van aansluiten!

LET OP : Het is vaak belangrijk om de EUT in te schakelen voordat u de LISN op de analysator aansluit. Dit komt doordat er grote transiënten kunnen optreden bij het opstarten en mogelijk de gevoelige ingangstrap van de analysator kunnen vernietigen. Merk op dat de TekBox LISN een ingebouwde transiëntbeveiliging heeft. Niet iedereen doet dat...je bent gewaarschuwd!

Schakel de EUT in en sluit vervolgens de 50-Ohm uitgangspoort van de LISN aan op de analysator. Merk op dat de harmonischen meestal erg hoog zijn bij de lagere frequenties en afnemen naar 30 MHz. Zorg ervoor dat deze hogere harmonischen de analysator niet oversturen. Voeg indien nodig extra interne demping toe.

Door de gemiddeld gedetecteerde pieken te vergelijken met de juiste CISPR-limieten, kunt u vóór de formele nalevingstests vaststellen of de EUT wel of niet slaagt.

Omgevingszenders

Een probleem waar u meteen tegenaan zult lopen als u buiten een afgeschermde of semi-echoïsche kamer test, is het aantal omgevingssignalen van bronnen zoals FM- en tv-zenders, mobiele telefoons en portofoons. Dit is vooral een probleem bij het gebruik van stroomtangen of externe antennes. Normaal gesproken voeren we een basislijngrafiek uit op de analysator met behulp van de “Max Hold”-modus om een ​​samengestelde omgevingsgrafiek op te bouwen. Vervolgens activeren we aanvullende sporen voor de daadwerkelijke metingen. We hebben bijvoorbeeld vaak drie plots of sporen op het scherm; de omgevingsbasislijn, de “voor”-grafiek en de “na”-grafiek met enige correctie toegepast.

Vaak is het gemakkelijker om het frequentiebereik op de spectrumanalysator te verkleinen tot nul op een bepaalde harmonische, waardoor de meeste omgevingssignalen worden geëlimineerd. Als de harmonische een smalbandige continue golf (CW) is, kan het verminderen van de resolutiebandbreedte (RBW) ook helpen de EUT-harmonischen te scheiden van nabijgelegen omgevingen. Zorg er wel voor dat het verminderen van de RBW niet ook de harmonische amplitude vermindert.

Een andere waarschuwing is dat sterke nabijgelegen zenders de amplitudenauwkeurigheid van de gemeten signalen kunnen beïnvloeden, en ook mengproducten kunnen creëren die harmonischen lijken te zijn, maar in werkelijkheid combinaties zijn van de zenderfrequentie en het mengcircuit in de analysator. Mogelijk moet u een extern banddoorlaatfilter op de gewenste harmonische frequentie gebruiken om de invloed van de externe zender te verminderen. Hoewel duurder, zou een EMI-ontvanger met afgestemde voorselectie nuttiger zijn dan een normale spectrumanalysator in hoge RF-omgevingen. Keysight Technologies en Rohde & Schwarz zouden leveranciers zijn om te overwegen. Al deze technieken worden in meer detail beschreven in Referentie 3.

Uitgestraalde emissies

Dit is normaal gesproken de test met het hoogste risico. Stel uw spectrumanalysator als volgt in:

1. Frequentie 10 tot 500 MHz
2. Resolutie bandbreedte = 100 of 120 kHz
3. Voorversterker = Aan (of gebruik een externe 20 dB voorversterker als de analysator deze niet heeft)
4. Pas het referentieniveau aan zodat de hoogste harmonischen worden weergegeven en de verticale schaal zelfs in stappen van 10 dB wordt weergegeven
5. Gebruik positieve piekdetectie
6. Stel de interne verzwakking in op nul

Soms geef ik er de voorkeur aan om de verticale eenheden in te stellen van de standaard dBm naar dBμV, zodat de weergegeven getallen positief zijn. Dit is ook dezelfde eenheid die wordt gebruikt in de testlimieten van de normen. Ik vind het ook leuk om de horizontale schaal in te stellen van lineair naar log, zodat frequenties gemakkelijker uit te lezen zijn.

Ik voer mijn eerste scan uit tot 500 MHz, omdat dit meestal de slechtste band is voor digitale harmonischen. U wilt ook de emissies tot ten minste 1 GHz (of hoger) registreren om eventuele andere dominante emissies te karakteriseren. Over het algemeen zal het oplossen van de lagere frequentieharmonischen ook de hogere harmonischen verminderen.

Nabij veldonderzoek

De meeste nabije-veldsondesets worden geleverd met zowel E-veld- als H-veldsondes. De keuze voor H-veld- of E-veldsondes hangt af van of u stromen gaat onderzoeken – dat wil zeggen hoge di/dt – (circuitsporen, kabels, enz.) of hoge spanningen – die EMI is, dV/dt – ( schakelende voedingen, enz.) respectievelijk. Beide zijn nuttig voor het lokaliseren van lekkende naden of gaten in afgeschermde behuizingen.

Begin met de grotere H-veldsonde (Afbeelding 1) en snuffel rond in de productbehuizing, printplaat(en) en aangesloten kabels. Het doel is om de belangrijkste geluidsbronnen en specifieke smalband- en breedbandfrequenties te identificeren. Documenteer de waargenomen locaties en dominante frequenties. Terwijl u zich richt op bronnen, wilt u misschien overschakelen naar H-veldsondes met een kleinere diameter, die een grotere resolutie (maar minder gevoeligheid) bieden.