PCB抗擾性準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)
發(fā)布時(shí)間：2020-09-27
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該測(cè)試的目的主要是驗(yàn)證對(duì)因物體或人或裝置的接近或接觸而產(chǎn)生的靜電釋放(ESD)的抵抗能力。物體或人的內(nèi)部能累積達(dá)到高于15kv電壓的靜電電荷。經(jīng)驗(yàn)表明許多不明原因的故障和損害很可能是ESD引起的。
通過(guò)從ESD模擬器放電到EUT的表面和EUT附近，測(cè)試儀器(EUT)來(lái)獲取ESD的活動(dòng)。放電的嚴(yán)重水平在由制造商準(zhǔn)備的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和EMC測(cè)試計(jì)劃中明確定義。EUT在它所有的操作模態(tài)中檢查功能故障或干擾。通過(guò)/失敗的標(biāo)準(zhǔn)必須在EMC測(cè)試計(jì)劃中被定義同時(shí)由產(chǎn)品的制造商決定。
PCB抗瞬態(tài)導(dǎo)電性
該測(cè)試的目的主要是驗(yàn)證EUT對(duì)可能由感性負(fù)載或者接觸器產(chǎn)生的快速上升時(shí)間的瞬態(tài)短持續(xù)時(shí)間沖擊的抵抗能力。這種測(cè)試脈沖的快速上升時(shí)間和重復(fù)的本質(zhì)導(dǎo)致了這些尖峰信號(hào)容易穿透EUT的電路并可能干擾EUT的操作。瞬態(tài)直接作用于總電源和信號(hào)線的電容率。
在其他的PCB抗擾性測(cè)試中，應(yīng)當(dāng)使用一般操作的配置，按照通過(guò)/失敗的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)EUT進(jìn)行監(jiān)視。
PCB抗電磁場(chǎng)輻射性
該測(cè)試的目的主要是驗(yàn)證產(chǎn)品對(duì)收音機(jī)，無(wú)線電收發(fā)機(jī)，移動(dòng)GSM/AMPS的電話，和各種不同的來(lái)自工業(yè)電磁源產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的PCB抗干擾能力。假如系統(tǒng)沒有屏蔽，電磁場(chǎng)輻射能夠耦合在接口電纜上并通過(guò)該傳導(dǎo)路徑進(jìn)入電路；或者它能直接耦合道印制電路的接線處。
當(dāng)射頻電磁場(chǎng)的幅度足夠大的話，感應(yīng)電壓和解調(diào)載波能影響裝置的正常操作。
PCB抗幅射性測(cè)試的運(yùn)行
這個(gè)測(cè)試的運(yùn)行通常是最長(zhǎng)的和最困難的，需要非常昂貴的儀器和相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)。相較其他的PCB抗擾性測(cè)試，必須將由制造商定義的成功/失敗標(biāo)準(zhǔn)和書面的測(cè)試計(jì)劃送到測(cè)試室。在把EUT送入輻射場(chǎng)時(shí)，EUT必須設(shè)置在正常的操作和最敏感的模態(tài)中。
當(dāng)EUT暴露在頻率超過(guò)要求的80MHz到1GHz頻率范圍的分級(jí)干擾場(chǎng)內(nèi)時(shí)，測(cè)試房間內(nèi)必須建立正常操作。某些PCB抗干擾標(biāo)準(zhǔn)從27MHz開始。
嚴(yán)重等級(jí)
該標(biāo)準(zhǔn)通常對(duì)PCB抗擾性水平有1V/m，3V/m或10V/m的要求。然而設(shè)備的規(guī)格也許在特定的“問題(干涉)頻率”上有它們自己的要求。產(chǎn)品的PCB抗輻射電平如何才適當(dāng)是制造商的興趣所在。
統(tǒng)一現(xiàn)場(chǎng)要求
新的PCB抗擾性標(biāo)準(zhǔn)EN50082-1:1997引用了IEC/EN61000-4-3。IEC/EN61000-4-3要求在測(cè)試樣本的基礎(chǔ)上建立一個(gè)統(tǒng)一的測(cè)試環(huán)境。該測(cè)試環(huán)境是在一個(gè)由鐵氧體吸收器構(gòu)成的瓦排列的無(wú)回聲房間內(nèi)實(shí)現(xiàn)的，鐵氧體瓦用于阻礙反射和共振以便能夠在室內(nèi)建立一個(gè)統(tǒng)一的測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)。這克服了在傳統(tǒng)的無(wú)襯里房間那由于反射和場(chǎng)梯度引起的突然和經(jīng)常性的不可重復(fù)的測(cè)試錯(cuò)誤。(半無(wú)回聲房間也是一個(gè)對(duì)要求精確的室內(nèi)非正常環(huán)境的輻射散發(fā)進(jìn)行測(cè)量的理想環(huán)境)。
半無(wú)回聲房間的建造在半無(wú)回聲的房間的墻壁和天花板上應(yīng)當(dāng)安排RF吸收器。力學(xué)和RF的設(shè)計(jì)規(guī)格應(yīng)當(dāng)適應(yīng)排列在房間屋頂?shù)闹氐蔫F氧體磚。鐵氧體磚處在電介質(zhì)材料上并附著于房間的頂面。在沒有襯里的房間內(nèi)，金屬表面的反射將導(dǎo)致共振和駐波，駐波會(huì)在測(cè)試空間的強(qiáng)度上產(chǎn)生波峰和波谷。在通常的無(wú)襯里房間內(nèi)場(chǎng)梯度可達(dá)20到40dB，而且這將導(dǎo)致測(cè)試樣品看來(lái)在非常低的場(chǎng)中的突然失效。房間的共振造成很低的測(cè)試重復(fù)性和高幾率的“過(guò)測(cè)試”。(這也許會(huì)造成產(chǎn)品的過(guò)設(shè)計(jì))新的現(xiàn)場(chǎng)同種要求的PCB抗干擾標(biāo)準(zhǔn)IEC1000-4-3彌補(bǔ)了這些嚴(yán)重的缺陷。
生成測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的硬件和軟件要求
高功率的寬帶RF放大器被用于驅(qū)動(dòng)頻率范圍超過(guò)26MHz到2GHz的寬帶發(fā)射天線，這個(gè)天線距離被測(cè)試的設(shè)備3米遠(yuǎn)。在軟件的控制下全自動(dòng)地測(cè)試和標(biāo)定都達(dá)到最好運(yùn)行，為測(cè)試和對(duì)所有關(guān)鍵參數(shù)，比如掃描速率，頻率暫停時(shí)間，調(diào)制和場(chǎng)強(qiáng)等的全控制提供了更大的靈活性。軟件鉤子允許對(duì)監(jiān)視和對(duì)EUT的功能性的刺激的同步。在實(shí)際測(cè)試中需要交互功能，以實(shí)現(xiàn)EMC測(cè)試軟件和EUT參數(shù)的實(shí)時(shí)更改。這種用戶存取特性允許快速記錄所有的數(shù)據(jù)，以便有效的評(píng)估和分EUT的EMC性能。
金字塔吸收器傳統(tǒng)的金字塔(圓錐)吸收器是有效的，然而金字塔尺寸的巨大使得它無(wú)法用于測(cè)試房間內(nèi)小的可用空間。對(duì)80MHz的較低頻率，金字塔吸收器的長(zhǎng)度應(yīng)該委100cm，而若要操作更低的26MHz頻率，金字塔吸收器的長(zhǎng)度應(yīng)該超過(guò)2m。金字塔吸收器同樣有缺點(diǎn)，它們易碎，容易因?yàn)榕鲎捕黄茐?，而且易燃。在房間的地面上使用這些吸收器也是不實(shí)際的。因?yàn)榻鹱炙掌鞯陌l(fā)熱，大于200V/m的場(chǎng)強(qiáng)持續(xù)超過(guò)一段時(shí)間后將造成火災(zāi)的高風(fēng)險(xiǎn)。
鐵氧體瓦吸收器
鐵氧體瓦是空間有效的，然而它們?cè)诜块g的屋頂，墻壁和門上增加了明顯的重量，因此房間的力學(xué)結(jié)構(gòu)變得非常重要。它們?cè)诘皖l率時(shí)能有效的工作，但是當(dāng)頻率高于1GHz時(shí)，它們的工作變的相對(duì)低效。鐵氧體瓦非常密實(shí)(100mm×100mm×6mm厚)并能夠承受超過(guò)1000V/m的場(chǎng)強(qiáng)而沒有火災(zāi)的危險(xiǎn)。
PCB抗輻射性測(cè)試中的困難
由于用來(lái)操作EUT的輔助設(shè)備提供刺激信號(hào)以監(jiān)視它自身的表現(xiàn)，使得它自身必須是對(duì)該敏感場(chǎng)是PCB抗干擾的，這是運(yùn)行輻射敏感性測(cè)試的固有困難。這經(jīng)常會(huì)帶來(lái)許多困難，特別是在輔助設(shè)備比較復(fù)雜，需要很多經(jīng)過(guò)穿孔而貫穿已經(jīng)屏蔽好的測(cè)試房間的連接到EUT的線纜和接口。所有穿越測(cè)試房間的線纜都必須予以屏蔽，而且/或者濾除以使測(cè)試場(chǎng)對(duì)它們是屏蔽的，這樣可以避免降低測(cè)試房間的屏蔽性能。對(duì)測(cè)試房間屏蔽性能的折衷將造成測(cè)試場(chǎng)無(wú)意泄漏到周圍環(huán)境中，這有可能對(duì)使用頻譜者造成干擾。使用數(shù)據(jù)或者信號(hào)線的RF濾波器并不總是可行的，比如在數(shù)據(jù)非常多或者使用了高速的數(shù)據(jù)鏈路的時(shí)候。
通過(guò)從ESD模擬器放電到EUT的表面和EUT附近，測(cè)試儀器(EUT)來(lái)獲取ESD的活動(dòng)。放電的嚴(yán)重水平在由制造商準(zhǔn)備的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和EMC測(cè)試計(jì)劃中明確定義。EUT在它所有的操作模態(tài)中檢查功能故障或干擾。通過(guò)/失敗的標(biāo)準(zhǔn)必須在EMC測(cè)試計(jì)劃中被定義同時(shí)由產(chǎn)品的制造商決定。
PCB抗瞬態(tài)導(dǎo)電性
該測(cè)試的目的主要是驗(yàn)證EUT對(duì)可能由感性負(fù)載或者接觸器產(chǎn)生的快速上升時(shí)間的瞬態(tài)短持續(xù)時(shí)間沖擊的抵抗能力。這種測(cè)試脈沖的快速上升時(shí)間和重復(fù)的本質(zhì)導(dǎo)致了這些尖峰信號(hào)容易穿透EUT的電路并可能干擾EUT的操作。瞬態(tài)直接作用于總電源和信號(hào)線的電容率。
在其他的PCB抗擾性測(cè)試中，應(yīng)當(dāng)使用一般操作的配置，按照通過(guò)/失敗的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)EUT進(jìn)行監(jiān)視。
PCB抗電磁場(chǎng)輻射性
該測(cè)試的目的主要是驗(yàn)證產(chǎn)品對(duì)收音機(jī)，無(wú)線電收發(fā)機(jī)，移動(dòng)GSM/AMPS的電話，和各種不同的來(lái)自工業(yè)電磁源產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的PCB抗干擾能力。假如系統(tǒng)沒有屏蔽，電磁場(chǎng)輻射能夠耦合在接口電纜上并通過(guò)該傳導(dǎo)路徑進(jìn)入電路；或者它能直接耦合道印制電路的接線處。
當(dāng)射頻電磁場(chǎng)的幅度足夠大的話，感應(yīng)電壓和解調(diào)載波能影響裝置的正常操作。
PCB抗幅射性測(cè)試的運(yùn)行
這個(gè)測(cè)試的運(yùn)行通常是最長(zhǎng)的和最困難的，需要非常昂貴的儀器和相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)。相較其他的PCB抗擾性測(cè)試，必須將由制造商定義的成功/失敗標(biāo)準(zhǔn)和書面的測(cè)試計(jì)劃送到測(cè)試室。在把EUT送入輻射場(chǎng)時(shí)，EUT必須設(shè)置在正常的操作和最敏感的模態(tài)中。
當(dāng)EUT暴露在頻率超過(guò)要求的80MHz到1GHz頻率范圍的分級(jí)干擾場(chǎng)內(nèi)時(shí)，測(cè)試房間內(nèi)必須建立正常操作。某些PCB抗干擾標(biāo)準(zhǔn)從27MHz開始。
嚴(yán)重等級(jí)
該標(biāo)準(zhǔn)通常對(duì)PCB抗擾性水平有1V/m，3V/m或10V/m的要求。然而設(shè)備的規(guī)格也許在特定的“問題(干涉)頻率”上有它們自己的要求。產(chǎn)品的PCB抗輻射電平如何才適當(dāng)是制造商的興趣所在。
統(tǒng)一現(xiàn)場(chǎng)要求
新的PCB抗擾性標(biāo)準(zhǔn)EN50082-1:1997引用了IEC/EN61000-4-3。IEC/EN61000-4-3要求在測(cè)試樣本的基礎(chǔ)上建立一個(gè)統(tǒng)一的測(cè)試環(huán)境。該測(cè)試環(huán)境是在一個(gè)由鐵氧體吸收器構(gòu)成的瓦排列的無(wú)回聲房間內(nèi)實(shí)現(xiàn)的，鐵氧體瓦用于阻礙反射和共振以便能夠在室內(nèi)建立一個(gè)統(tǒng)一的測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)。這克服了在傳統(tǒng)的無(wú)襯里房間那由于反射和場(chǎng)梯度引起的突然和經(jīng)常性的不可重復(fù)的測(cè)試錯(cuò)誤。(半無(wú)回聲房間也是一個(gè)對(duì)要求精確的室內(nèi)非正常環(huán)境的輻射散發(fā)進(jìn)行測(cè)量的理想環(huán)境)。
半無(wú)回聲房間的建造在半無(wú)回聲的房間的墻壁和天花板上應(yīng)當(dāng)安排RF吸收器。力學(xué)和RF的設(shè)計(jì)規(guī)格應(yīng)當(dāng)適應(yīng)排列在房間屋頂?shù)闹氐蔫F氧體磚。鐵氧體磚處在電介質(zhì)材料上并附著于房間的頂面。在沒有襯里的房間內(nèi)，金屬表面的反射將導(dǎo)致共振和駐波，駐波會(huì)在測(cè)試空間的強(qiáng)度上產(chǎn)生波峰和波谷。在通常的無(wú)襯里房間內(nèi)場(chǎng)梯度可達(dá)20到40dB，而且這將導(dǎo)致測(cè)試樣品看來(lái)在非常低的場(chǎng)中的突然失效。房間的共振造成很低的測(cè)試重復(fù)性和高幾率的“過(guò)測(cè)試”。(這也許會(huì)造成產(chǎn)品的過(guò)設(shè)計(jì))新的現(xiàn)場(chǎng)同種要求的PCB抗干擾標(biāo)準(zhǔn)IEC1000-4-3彌補(bǔ)了這些嚴(yán)重的缺陷。
生成測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的硬件和軟件要求
高功率的寬帶RF放大器被用于驅(qū)動(dòng)頻率范圍超過(guò)26MHz到2GHz的寬帶發(fā)射天線，這個(gè)天線距離被測(cè)試的設(shè)備3米遠(yuǎn)。在軟件的控制下全自動(dòng)地測(cè)試和標(biāo)定都達(dá)到最好運(yùn)行，為測(cè)試和對(duì)所有關(guān)鍵參數(shù)，比如掃描速率，頻率暫停時(shí)間，調(diào)制和場(chǎng)強(qiáng)等的全控制提供了更大的靈活性。軟件鉤子允許對(duì)監(jiān)視和對(duì)EUT的功能性的刺激的同步。在實(shí)際測(cè)試中需要交互功能，以實(shí)現(xiàn)EMC測(cè)試軟件和EUT參數(shù)的實(shí)時(shí)更改。這種用戶存取特性允許快速記錄所有的數(shù)據(jù)，以便有效的評(píng)估和分EUT的EMC性能。
金字塔吸收器傳統(tǒng)的金字塔(圓錐)吸收器是有效的，然而金字塔尺寸的巨大使得它無(wú)法用于測(cè)試房間內(nèi)小的可用空間。對(duì)80MHz的較低頻率，金字塔吸收器的長(zhǎng)度應(yīng)該委100cm，而若要操作更低的26MHz頻率，金字塔吸收器的長(zhǎng)度應(yīng)該超過(guò)2m。金字塔吸收器同樣有缺點(diǎn)，它們易碎，容易因?yàn)榕鲎捕黄茐?，而且易燃。在房間的地面上使用這些吸收器也是不實(shí)際的。因?yàn)榻鹱炙掌鞯陌l(fā)熱，大于200V/m的場(chǎng)強(qiáng)持續(xù)超過(guò)一段時(shí)間后將造成火災(zāi)的高風(fēng)險(xiǎn)。
鐵氧體瓦吸收器
鐵氧體瓦是空間有效的，然而它們?cè)诜块g的屋頂，墻壁和門上增加了明顯的重量，因此房間的力學(xué)結(jié)構(gòu)變得非常重要。它們?cè)诘皖l率時(shí)能有效的工作，但是當(dāng)頻率高于1GHz時(shí)，它們的工作變的相對(duì)低效。鐵氧體瓦非常密實(shí)(100mm×100mm×6mm厚)并能夠承受超過(guò)1000V/m的場(chǎng)強(qiáng)而沒有火災(zāi)的危險(xiǎn)。
PCB抗輻射性測(cè)試中的困難
由于用來(lái)操作EUT的輔助設(shè)備提供刺激信號(hào)以監(jiān)視它自身的表現(xiàn)，使得它自身必須是對(duì)該敏感場(chǎng)是PCB抗干擾的，這是運(yùn)行輻射敏感性測(cè)試的固有困難。這經(jīng)常會(huì)帶來(lái)許多困難，特別是在輔助設(shè)備比較復(fù)雜，需要很多經(jīng)過(guò)穿孔而貫穿已經(jīng)屏蔽好的測(cè)試房間的連接到EUT的線纜和接口。所有穿越測(cè)試房間的線纜都必須予以屏蔽，而且/或者濾除以使測(cè)試場(chǎng)對(duì)它們是屏蔽的，這樣可以避免降低測(cè)試房間的屏蔽性能。對(duì)測(cè)試房間屏蔽性能的折衷將造成測(cè)試場(chǎng)無(wú)意泄漏到周圍環(huán)境中，這有可能對(duì)使用頻譜者造成干擾。使用數(shù)據(jù)或者信號(hào)線的RF濾波器并不總是可行的，比如在數(shù)據(jù)非常多或者使用了高速的數(shù)據(jù)鏈路的時(shí)候。
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