技术

在本文中，EMC Bayswater讨论了典型的静电放电(ESD)问题和常见的解决方案。静电放电(ESD)是一种常见的现象，我们中的许多人每天都会遇到。它是电势(或电荷)不同的两个物体之间的电能突然流动。

ESD本质上是一个非常小规模的闪电，就像闪电一样，电能会试图找到一个低阻抗的路径到地，以平衡电势。任何走过铺着地毯的地板并触摸金属门把手的人都可能感觉到甚至看到一个小火花从他们的手跳到金属门把手上。

另一种常见的情况是下车后碰到地面。值得注意的是，人体只对2000-3000伏特以上的静电放电敏感，但在现实生活中很容易产生更高的电压。虽然在大多数情况下，这种现象除了突然震动和轻微不适外，对人体无害，但我们的电子设备可能会受到更严重的影响。电气产品静电放电测试的目的是评估其承受这些事件的能力。

当静电放电电流通过电子设备时，它会试图寻找到地的低阻抗路径。虽然在某些情况下,这可能是通过设备的底盘,它不是当前一般穿越敏感电路有足够的能量来永久损坏部件,如集成电路(ic),在某些情况下被动元件,如晶体管、二极管高精密电阻。静电放电也可以产生局部但强烈的电磁场，可能耦合到附近的电路和干扰信号。缓解静电放电现象影响的一些常见方法包括:

• 绝缘
• 适当的接地
• 抑制/过滤
• 电隔离
• 固件

绝缘

减少ESD对设备影响的一个常见而有效的方法是首先阻止放电的发生。使用具有高击穿电压和可触点与导体之间有足够间距的塑料可以提供足够的绝缘以防止ESD事件的发生。

绝缘对开关、led、旋转控制器、显示器和连接器屏蔽等弱点是有效的，通常这些地方的外壳完整性受到损害。在某些情况下，整个电路或部分电路可以封装在灌封化合物中，如树脂或硅树脂。

适当的接地

与绝缘不同，绝缘不为ESD电流提供路径，适当的接地允许低阻抗的路径到地。金属连接器护罩和螺钉应与金属机箱有低阻抗连接，而金属机箱应通过低阻抗连接到保护地或功能地。

这使得电能可以找到一条到达地面的路径，而不需要通过敏感的电路。如果产品是双绝缘的或不使用接地安排，但在一个系统中有多个其他接地路径，即通过同轴屏蔽到其他设备，这可能是复杂的。

火花间隙/气体放电管(GDT)

气体放电管和其他火花间隙装置作为瞬态抑制装置通过传导电流到地，有效地创造一个短路。在高压尖峰的情况下，通常不导电的气体(或空气的情况下简单的火花间隙与暴露的电极)成为电离，允许电流通过设备的终端之间的间隙进行。

与其他暂态电压抑制器相比，gdt的触发时间相对较长。GDT或火花间隙允许500V或以上的脉冲通过未经抑制的电流通过电极之间的电离气体/空气接地并不罕见。气体放电管通常用于较慢的上升时间浪涌瞬态，如交流市电浪涌。

抑制/过滤

ESD事件可以通过瞬态抑制组件和/或滤波器网络来缓解。瞬态抑制组件包括但不限于瞬态电压抑制(TVS)二极管、电容、可变电阻/电压相关电阻(压敏电阻/VDR)和滤波器网络。

这些元件通过对突然的过电压条件作出反应而工作，并且应该尽可能地放置在ESD电流进入点附近，而不是被保护的电路(或电路的一部分)。

电隔离

电隔离是指分离电路，允许信号通过，但杂散电流被消除。实现电流隔离的常用方法包括但不限于变压器(电感/磁耦合)、光隔离器(光电耦合)、电容器(直流块但允许交流通过)和霍尔效应传感器(电感/磁耦合)。

固件

在某些情况下，设备固件的更改足以允许它在ESD事件后自我恢复。当设备的处理器崩溃(由于ESD事件)时，看门狗定时器(WDT)将重置处理器。

这基本上可以将其恢复到原始状态，使操作中的故障可以自恢复。在其他情况下，固件可能有助于阻止设备故障。

寄生复位(当处理器的复位引脚由于ESD事件错误读取高)或阻塞状态可以由固件管理。通常这种解决方案与用于区分有效信号和短ESD事件的滤波器一起使用。

在设计电路时，记住这些不同的技术是很重要的。不同类型的器件和电路布局将受益于不同的技术，而且常常有不止一种解决方案。

通常，在静电放电测试中需要多种静电缓解技术，以达到EMC合规。

资料来源:澳大利亚墨尔本的EMC Bayswater提供

什么是电磁兼容性测试?让我们试着解释一下吧!当今大多数电气产品和电子设备都要经过电磁兼容性测试。

电磁兼容性测试通常称为EMC测试。在澳大利亚，这种检测对某些产品的制造商是强制性的。这种测试是必要的，以证明他们的产品符合EMC标准。这对满足向市场分销的强制性要求至关重要。

电磁兼容性测试是如何进行的

EMC测试应由认可的测试机构进行。该电磁兼容测试实验室应配备适当校准的电磁兼容测试设备和设施。包括适当校准的EMC测试室。

技术能力和资源以执行适用的EMC产品标准的测试。

测试机构可以是第三方测试设施或内部实验室。理想情况下，它将是一个得到认可的测试设施。通常由该地区的当地测试认可机构认可，最好是在其他国家认可。

在澳大利亚，EMC测试设施通常由澳大利亚当地的权威机构(National Association of testing Authorities (NATA))认证。NATA的认证得到了全球许多其他国家的认可。这通常是通过相互承认协议(MRA)。

NATA是国际实验室认可合作组织(ILAC)的一部分。ILAC促进测试和校准数据在世界各地的接受。

EMC测试的重要性

电磁兼容性测试或EMC测试是强制性的几乎所有产品的电子或电气线路，无论是有线或无线供电。这是为了确保产品能在其将要使用的环境中令人满意地发挥作用。而且，它们不会对其他产品造成干扰。

制造商测试他们的产品有一个巨大的好处。特别是在整个开发周期中。相关的延迟和昂贵的产品召回是可以避免的。在开发周期中，越早测试产品的EMC符合性越好。在产品开发周期结束时的测试失败可能会造成极高的代价，尤其是在重新设计产品时。

什么类型和市场需要EMC测试

在包括美国、欧洲和澳大利亚在内的几乎所有市场，EMC测试都是强制性的。该测试适用于不同行业的制造商，包括:

• 医疗设备;
• 消费产品;
• 军事装备;
• 工业机械;
• 汽车;
• 航空航天;和
• 铁路

为了能够避免产品营销的延迟，您需要在最终EMC测试之前适当准备所需的内容。您还必须分配足够的时间在测试实验室预订可用的预订，有时交货时间可以是几个星期。

如果产品最初不符合要求，您还必须允许一个应急计划。允许时间重新工作或修改是必需的，即遵从工程的产品，以满足标准。

EMC测试准备

制造商在进入EMC测试室之前，必须准备好EMC测试要求，以获得最佳的测试结果。下面是准备EMC测试的有用指南。

编写测试计划

在测试完成之前，有必要预先定义流程。分析需求并了解产品需要经历的测试类型是非常必要的。你需要知道你的产品是否只受到传导和辐射的排放。或者你也需要电磁兼容免疫测试。

您还需要知道将测试哪些端口，将使用哪些级别或限制，以及通过和不通过的标准是什么。这就是为什么编写测试计划是必要的。

如何编写测试计划?EMC测试计划模板

如果你已经经历了电磁兼容测试之前，那么你将能够创建一个测试计划自己。但是，如果这是您第一次进行EMC测试，您可以联系您的测试实验室，并寻求为您的特定产品准备的专业EMC测试计划。一个好的测试计划必须具备以下要素:

• 产品名称、型号及标识信息;
• 待测试设备的产品说明，包括其I/O配置和外设;
• 标准中所列规定的标准和适用的检测方法;
• 需要测试的样本数量;
• 产品电源要求，即115/230VAC, 50/60Hz, 12VDC, PoE等;
• 产品/系统尺寸及产品/系统重量;
• 设备类型是桌面式还是落地式;
• 包含或使用无线无线电模块的发射机信息;
• 产品内使用的最低和最高内部频率;
• 端口表，包括电缆类型、数量、端子和电缆长度;
• 产品的操作模式;
• 产品运行模式和排放测试配置(最坏情况);
• 产品排放限制，即A类、B类等(如适用);
• 产品运行模式及免疫检测配置(最坏情况);
• 声明预期的环境，如基础环境、工业环境或受控环境等;
• EUT周期完成所有操作并允许观察任何故障;
• 客户指定的表现准则及识别、监察和报告失败的方法;
• 测试夹具、专用软件及配套设备，正确运行产品;
• 失败的定义;
• 物理配置和支持设备/软件的预估安装时间;
• 申报任何与健康和安全有关的问题，如危险材料等;
• 特殊需求，如电源、软件和冷却等;

获取价格和时间表

编写好测试计划后，现在可以从EMC Bayswater等认可的第三方EMC测试实验室获得价格和日程安排。准备测试所需的软件和硬件。你得问问实验室会提供什么。通常情况下，你会需要以下东西:

• 待测设备和备件;
• 测试夹具(如有需要);
• 连接器和电缆;
• 电磁干扰抑制电源，如铁氧体、铜带;
• 工具包;
• 设备的设计

在测试期间，您将需要一位合规工程师或熟悉产品的人来见证测试过程。

初步测试或预遵从性测试

为了避免在最终测试中可能出现的失败，也需要进行初步测试或预遵从性测试。有各种测试方法的简化版本，可以用来识别可能的故障。

在最终测试之前，可以进行设计修改。可以做的最常见的预测试是辐射发射预测试。这种预扫描确定故障，并建议可能的设计修改，以提高设备的性能，以便在需要时能更好地用于其他测试方法。

测试前准备

此外，如果您在测试前做好了充分的准备，可能的延迟可以避免。因此，在准备软件和硬件进行测试时，你需要注意以下事项:

• 需要测试的产品必须包括其外围设备，构成整个系统;
• 测试过程中可能需要的任何可选或辅助设备。如果你的产品有一个USB端口，包括一个USB外设可以用于该端口。如果你不提供带有USB外设的产品，那么你就提供一个典型的单元。确保单元是预兼容的，以避免在测试期间失败;
• 如果一个特定港口的功能辅助设备是不可能的，虚拟负载，使其最大限度地行使港口往往可以;
• 一个监测方法。这对于免疫测试是至关重要的，因为实验室需要监控产品的性能。明确定义希望监控产品的方法对EMC测试实验室很有帮助;
• 两个或多个备用电源单元。这在进行排放测试失败时很有帮助。通过将外部电源适配器换成性能更好的电源适配器，可以减轻排放问题。在进行浪涌测试时，拥有更多的适配器也很有用;
• 当你最大限度地锻炼你的产品时所需要的电缆。它们必须是正确的长度。
• 当以尽可能高的速度运行所有通信接口、存储接口和所有运动部件时，需要一种软件/固件测试模式;和
• 测试工程师所需的适当文件。这是非常重要的，因为如果测试工程师不知道如何设置或操作您的产品进入适当的测试模式，它可能会延迟测试进度。

资料来源:澳大利亚墨尔本的EMC Bayswater提供