電源設(shè)計(jì)從EMC測(cè)試整改到產(chǎn)品生產(chǎn)細(xì)節(jié)注意+武漢EMC測(cè)試

時(shí)間：2024-12-27作者：武漢市鑫宇環(huán)檢測(cè)技術(shù)有限公司瀏覽：53

本文主要整理了在實(shí)際產(chǎn)品生產(chǎn)測(cè)試的時(shí)候如何做到面面俱到，讓大家明白EMC測(cè)試前要做哪些工作?EMC測(cè)試整改過(guò)程需要具備啥條件?EMC測(cè)試完事兒了如何進(jìn)行PCB改版等。另外文章涉及到的產(chǎn)品生產(chǎn)線上的流程，對(duì)工程師精進(jìn)生產(chǎn)知識(shí)有些幫助。
一、EMC整改測(cè)試之前的準(zhǔn)備工作
1.溫升測(cè)試，45°C烤箱環(huán)境，輸入90，264時(shí)變壓器磁芯，線包不**過(guò)110℃，PCB在130C以內(nèi)。其他的元器件具體值參考下安規(guī)要求，溫度難整的一般都是變壓器。
2.絕緣耐壓測(cè)試DC500V，阻值大于100MΩ，初次級(jí)打AC3000V時(shí)間60s，小于10mA，產(chǎn)線量產(chǎn)可以打AC3600V，6s。建議采用直流電壓DC4242打耐壓。耐壓電流設(shè)置10mA，測(cè)試過(guò)程中測(cè)試儀器報(bào)警，要檢查初次級(jí)距離，初級(jí)到外殼，次級(jí)到外殼距離，能把測(cè)試室拉上窗簾較好，能快速找到放電的位置的電火花。
3.對(duì)地阻抗，一般要小于0.1Ω，測(cè)試條件電流40A。
4.ESD一般要求接觸4K，空氣8K，有個(gè)電阻電容模型問(wèn)題。一般會(huì)把等級(jí)提高了打，打到高的接觸8K，空氣15K。打ESD時(shí)，共模電感底下有放電針的話，放電針會(huì)放電。電源的ESD還會(huì)在散熱器與不同元器件之間打火，一般是距離問(wèn)題和PCB的layout問(wèn)題。打ESD打到15K把電源打壞就知道自己做的電源能抗多大的電壓，做安規(guī)認(rèn)證時(shí)，心里有底。如果客戶有要求較高的電壓也知道怎么處理。參考EN 61000-4-2。
5.EFT這個(gè)沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)問(wèn)題2KV。參考EN 61000-4-4。
6.雷擊，差模1K，共模2K，采用壓敏14D471，有輸入大電解，走線沒(méi)有大問(wèn)題基本PASS。碰到過(guò)雷擊不過(guò)的情況，小功率5W，10W的打掛了，采用能抗雷擊的電解電容。單較PFC做反激打掛了MOSFET，在輸入橋堆后加入二極管與電解電容串聯(lián)，電容吸收能量。LED電源打2千與4千的情況，4KV就要采用壓敏電阻+GDT的形式。參考EN 61000-4-5。
EFT、ESD、Surge有A，B，C等級(jí)。一般要A等級(jí):干擾對(duì)電源無(wú)影響。
7.低溫起機(jī)。一般*的電源，溫度范圍是0-45℃，貴的，工業(yè)類，或者LED什么的有要求-40C-60℃，甚至到85℃。-40℃的時(shí)候輸入NTC增大了N倍，輸入電解電容明顯不夠用了，ESR很大，還有PFC如果用500V的MOSFET也是有點(diǎn)危險(xiǎn)的(低溫時(shí)MOSFET的耐壓值變低)。之前碰到過(guò)90V輸入的時(shí)候輸出電壓跳，或者是LED閃幾次才正常起來(lái)。增加輸入電容容量，改小NTC，增加VCC電容，軟啟動(dòng)時(shí)間加長(zhǎng)，初級(jí)限流(輸入容量不夠，導(dǎo)致電壓很低，電流很大，觸發(fā)保護(hù))從1.2倍放大到1.5倍，IC的VCC繞組增加2T輔助電壓抬高;查找保護(hù)線路是否太極限，低溫被觸發(fā)(如PFC過(guò)壓易被觸發(fā))。
基本性能和安規(guī)基本問(wèn)題解決掉，剩下個(gè)傳導(dǎo)和輻射問(wèn)題。這個(gè)時(shí)候可以跟客戶談后續(xù)價(jià)格，自己優(yōu)化下線路。跟安規(guī)工程師確認(rèn)安規(guī)問(wèn)題，跟產(chǎn)線的工程師確認(rèn)后續(xù)PCB上元器件是否需要做位置的更改，產(chǎn)線是否方便操作等問(wèn)題。或者有打AI，過(guò)回流焊波峰焊的問(wèn)題，及時(shí)對(duì)元器件調(diào)整。
二、傳導(dǎo)、輻射整改建議
傳導(dǎo)整改細(xì)節(jié):
1.傳導(dǎo)和輻射測(cè)試大家看得比較多，論壇里面也講的多，實(shí)際上這個(gè)是個(gè)砸錢的事情。砸錢砸多了，自然就會(huì)了，整改也就快了。能改的地方就那么幾個(gè)。這個(gè)里面看不見(jiàn)的，特別重要的就算是PCB了，有厲害的可以找到PCB上的線，割斷，換個(gè)走線方式就可以去掉3dB余量就有了。
2.一般看到筆記本電源適配器，接電腦的部分就有個(gè)很丑的砣，這個(gè)就是個(gè)EMI濾波器，從適配器出線的部分到筆記本電腦這么長(zhǎng)的距離，可以看成是1條天線，增加一個(gè)濾波器，就可以濾除損耗。所以一般開(kāi)關(guān)電源的輸出端有一個(gè)濾波電感，效果也是一樣的。
3.輸入濾波電感，功率小的，UU型很好用，功率大的基本用環(huán)型和ET型。公司有傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室或者傳導(dǎo)儀器的倒是可以有想法了就去折騰下。要是要去第三方實(shí)驗(yàn)室的就比較痛苦了，光整改材料都要帶一堆。濾波電感用高導(dǎo)的10K材料比較好，對(duì)傳導(dǎo)輻射抑制效果都不錯(cuò)，如果傳導(dǎo)差的話，可以改12K，15K的，輻射差的話可以改5K，7K的材質(zhì)。
4.輸入X電容，能用小就用小，主要是占地方。這個(gè)要配合濾波電感調(diào)整的。
5.Y電容，初次級(jí)沒(méi)有裝Y電容，或者Y電容很小的話一般從150K-30M都是飄的，或者飛出限值了的，裝個(gè)471-222就差不多了。Y電容的接法直接影響傳導(dǎo)與輻射的測(cè)試數(shù)據(jù)，一般為初級(jí)地接次級(jí)的地，也有初級(jí)高壓，接次級(jí)地，或者放2個(gè)Y電容初級(jí)高壓和初級(jí)地都接次級(jí)的地，沒(méi)有調(diào)好之前誰(shuí)也說(shuō)不準(zhǔn)的。Y電容上串磁珠，對(duì)10MHz以上有效果，但也不全是。每個(gè)人調(diào)試傳導(dǎo)輻射的方法和方式都有差異機(jī)種也不同，問(wèn)題也不同，所以也許我的方法只適合我自己用。無(wú)Y方案大部分是靠改變變壓器來(lái)做的，而且功率不好做大。
6.MOSFET吸收，DS直接**多能接個(gè)221，要不溫度就太高了，一般47pF，100pF。RCD吸收，可以在C上串個(gè)10-47Ω電阻吸收尖峰。還可以在D上串10-100Ω的電阻，MOSFET的驅(qū)動(dòng)電阻也可以改為100Ω以內(nèi)。
7.輸出二極管的吸收，一般采用RC吸收足夠了。
8.變壓器，變壓器有銅箔屏蔽和線屏蔽，銅箔屏蔽對(duì)傳導(dǎo)效果好，線屏蔽對(duì)輻射效果好。至于初包次，次包初，還有些其他的繞法都是為了好過(guò)傳導(dǎo)輻射。
9.對(duì)于PFC做反激電源的，輸入部分還需要增加差模電感。一般用棒形電感，或者鐵粉芯的黃白環(huán)做。
10.整改傳導(dǎo)的時(shí)候在10-30MHz部分盡量壓低到有15-20dB余量，那樣輻射比較好整改。
開(kāi)關(guān)頻率一般在65KHz，看傳導(dǎo)的時(shí)候可以看到65K的倍頻位置，一般都有很高的值。
總之:傳導(dǎo)的現(xiàn)象可以看成是功率器件的開(kāi)關(guān)引起的振蕩在輸入線上被放大了顯示出來(lái)，避免振蕩信號(hào)出去就要避免高頻振蕩，或者把高頻振蕩吸收掉，損耗掉，以至于顯示出來(lái)的時(shí)候不**標(biāo)。
輻射整改細(xì)節(jié):
1.PCB的走線按照布線規(guī)則來(lái)做即可。當(dāng)PCB有空間的時(shí)候可以放2個(gè)Y電容的位置:初級(jí)大電容的+到次級(jí)地;初級(jí)大電容-到次級(jí)地，整改輻射的時(shí)候可以調(diào)整。
2.對(duì)于2芯輸入的，Y電容除了上述接法還可以在L，N輸入端，保險(xiǎn)絲之后接成Y型，再接次級(jí)的地，3芯輸入時(shí)，Y電容可以從輸入輸出地接到輸入大地來(lái)測(cè)試。
3.磁珠在輻射中間很重要，以前用過(guò)的材料是K5A，K5C，磁珠的阻抗曲線與磁芯大小和尺寸有關(guān)。如圖所示，不同的磁珠對(duì)不同的頻率阻抗曲線不同。但是都是把高頻雜波損耗掉，成了熱量(30MHz-500MHz)。一般MOSFET，輸出二極管，RCD吸收的D，橋堆，Y電容都可以套磁珠來(lái)做測(cè)試。
4.輸入共模電感:如果是2級(jí)濾波，級(jí)的濾波電感可以考慮用0.5-5mH左右的感量，蝶形繞法，5K-10K材質(zhì)繞制，級(jí)對(duì)輻射壓制效果好。如果是3芯輸入，可以在輸入端進(jìn)線處用三層絕緣線在K5A等同材質(zhì)繞3-10圈，效果。
5.輸出共模電感，一般采用高導(dǎo)磁芯5K-10K的材料，特殊情況輻射搞不定也可以改為K5A等同材質(zhì)。
6.MOSFET，漏較上串入磁珠，輸入電阻加大，DS直接并聯(lián)22-220pF高壓瓷片電容可以改善輻射能量，也可以換不同電流值的MOS，或者不同品牌的MOSFET測(cè)試。
7.輸出二極管，二極管上套磁珠可以改善輻射能量。二極管上的RC吸收也對(duì)輻射有影響。也可以換不同電流值來(lái)測(cè)試，或者更換品牌
8.RCD吸收，C更改容量，R改阻值，D可以用FR107，F(xiàn)R207改為慢管，但是需要注意慢管的溫度。RCD里面的C可以串小阻值電阻。
9.VCC的繞組上也有二極管，這個(gè)二極管也對(duì)輻射影響大，一般采取套磁珠，或者將二極管改為1N4007或者其他的慢管。
10.關(guān)鍵的變壓器。能少加屏蔽就少加屏蔽，沒(méi)辦法的情況也只能改變壓器了。變壓器里面的銅箔屏蔽對(duì)輻射影響大，線屏蔽是有效果的。一般改不動(dòng)的時(shí)候才去改變壓器。
11.輻射整改時(shí)的效率。套滿磁珠的電源先做測(cè)試，PASS的情況，再逐個(gè)去掉磁珠。Fail的情況，在輸入輸出端來(lái)套磁環(huán)，判斷輻射信號(hào)是從輸入還是輸出**出來(lái)的。套了磁環(huán)還是fail的話，證明輻射能量是從板子上出來(lái)的。這個(gè)時(shí)候要找實(shí)驗(yàn)室的工程師提供個(gè)探頭來(lái)測(cè)試，看看是哪個(gè)元器件輻射的能量大，哪個(gè)原件在**出限值的頻率點(diǎn)能量高，再對(duì)對(duì)應(yīng)的元件整改。輻射的現(xiàn)象可以看成是功率器件在高速開(kāi)關(guān)情況下，寄生參數(shù)引起的振蕩在不同的天線上**出去，被天線接收放大了顯示出來(lái)，避免振蕩信號(hào)出去就要避免高頻振蕩，改變振蕩頻率或者把高頻振蕩吸收掉，損耗掉，以至于顯示出來(lái)值的時(shí)候不**標(biāo)。磁珠的運(yùn)用有個(gè)需要注意的地方，套住MOSFET的時(shí)候，MOSFET好是要打K腳，套入磁珠后點(diǎn)膠固定，如果磁珠松動(dòng)，可能導(dǎo)電引起MOSFET短路。有空間的情況下盡量采用帶線磁珠。
三、PCB改版注意事項(xiàng)
傳導(dǎo)輻射整改完成后，PCB可以定型了，好按照生產(chǎn)的工藝要求來(lái)做改善，較新一版PCB，避免生產(chǎn)時(shí)碰到問(wèn)題。
1.驗(yàn)證電源的時(shí)刻到了，客戶要求，規(guī)格書(shū)。電源樣品拿給測(cè)試驗(yàn)證組做測(cè)試驗(yàn)證了。之前問(wèn)題都解決了的話，驗(yàn)證組是沒(méi)問(wèn)題的，到時(shí)間拿報(bào)告就可以了。
2.準(zhǔn)備小批量試產(chǎn)，走流程，準(zhǔn)備物料，整理BOM與提供樣機(jī)給生產(chǎn)部同事
3.準(zhǔn)備做認(rèn)證的材料(保險(xiǎn)絲，MOSFET等元器件)與樣機(jī)以及做認(rèn)證的關(guān)鍵元器件清單等文檔性材料。關(guān)鍵元器件清單里面的元件一般寫3個(gè)以上的供應(yīng)商。認(rèn)證號(hào)一定要對(duì)準(zhǔn)，錯(cuò)了的話，后續(xù)審廠會(huì)有不必要的麻煩。剩下的都是一些基本的溝通問(wèn)題了。
做認(rèn)證時(shí)碰到過(guò)做認(rèn)證的時(shí)候溫升**標(biāo)了的，只能加導(dǎo)熱膠導(dǎo)出去?；蛘咛崧?，把傳導(dǎo)與輻射的余量放小。這種問(wèn)題一般是自己做測(cè)試時(shí)余量留得太少，很難碰到的。
4.一般認(rèn)證2個(gè)月左右能拿到的。2個(gè)月的時(shí)間足夠把試產(chǎn)做好了。
5.試產(chǎn)問(wèn)題:基本上都是要改大焊盤，插件的孔大小更改，絲印位置的更改等。
6.試產(chǎn)的測(cè)試按IPS和產(chǎn)線測(cè)試的規(guī)章制度完成。
碰到過(guò)裸板耐壓打不過(guò)的，原因竟然是把裸板放在綠色的靜電皮上操作;也有是麥拉片折痕處貼的膠帶磨損了。
7.輸入有大電容的電源，需要要求測(cè)試的工序里面增加一條，測(cè)試完畢給大電容放電的一個(gè)操作流程。
8.試產(chǎn)完成后開(kāi)個(gè)試產(chǎn)總結(jié)會(huì)，試產(chǎn)PASS，PCB可以開(kāi)模了。量產(chǎn)基本上是不會(huì)找到研發(fā)工程師了，**多就是替代料的事宜。
9.做完一個(gè)產(chǎn)品，給自己寫點(diǎn)總結(jié)什么的，其中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，或者是有點(diǎn)失敗的地方，或者是不同IC的特點(diǎn)。項(xiàng)目做多了，自然就會(huì)了。
整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中都是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的協(xié)作，所以很厲害的工程師，溝通能力也是很強(qiáng)的，研發(fā)一個(gè)產(chǎn)品要跟很多部門打交道，技術(shù)類的書(shū)要看，技術(shù)問(wèn)題也要探討，同時(shí)溝通與禮儀方面的知識(shí)也要學(xué)習(xí)，有這些前提條件，開(kāi)發(fā)起來(lái)也就*多了。

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