電源設計從EMC測試整改到產品生產細節注意+武漢EMC測試

本文主要整理了在實際產品生產測試的時候如何做到面面俱到，讓大家明白emc測試前要做哪些工作?emc測試整改過程需要具備啥條件?emc測試完事兒了如何進行pcb改版等。另外文章涉及到的產品生產線上的流程，對工程師精進生產知識有些幫助。
一、emc整改測試之前的準備工作
1.溫升測試，45°c烤箱環境，輸入90，264時變壓器磁芯，線包不**過110℃，pcb在130c以內。其他的元器件具體值參考下安規要求，溫度難整的一般都是變壓器。
2.絕緣耐壓測試dc500v，阻值大于100mω，初次級打ac3000v時間60s，小于10ma，產線量產可以打ac3600v，6s。建議采用直流電壓dc4242打耐壓。耐壓電流設置10ma，測試過程中測試儀器報警，要檢查初次級距離，初級到外殼，次級到外殼距離，能把測試室拉上窗簾較好，能快速找到放電的位置的電火花。
3.對地阻抗，一般要小于0.1ω，測試條件電流40a。
4.esd一般要求接觸4k，空氣8k，有個電阻電容模型問題。一般會把等級提高了打，打到高的接觸8k，空氣15k。打esd時，共模電感底下有放電針的話，放電針會放電。電源的esd還會在散熱器與不同元器件之間打火，一般是距離問題和pcb的layout問題。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，做安規認證時，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這個沒有出現過問題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，走線沒有大問題基本pass。碰到過雷擊不過的情況，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，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。一般要a等級:干擾對電源無影響。
7.低溫起機。一般*的電源，溫度范圍是0-45℃，貴的，工業類，或者led什么的有要求-40c-60℃，甚至到85℃。-40℃的時候輸入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也是有點危險的(低溫時mosfet的耐壓值變低)。之前碰到過90v輸入的時候輸出電壓跳，或者是led閃幾次才正常起來。增加輸入電容容量，改小ntc，增加vcc電容，軟啟動時間加長，初級限流(輸入容量不夠，導致電壓很低，電流很大，觸發保護)從1.2倍放大到1.5倍，ic的vcc繞組增加2t輔助電壓抬高;查找保護線路是否太極限，低溫被觸發(如pfc過壓易被觸發)。
基本性能和安規基本問題解決掉，剩下個傳導和輻射問題。這個時候可以跟客戶談后續價格，自己優化下線路。跟安規工程師確認安規問題，跟產線的工程師確認后續pcb上元器件是否需要做位置的更改，產線是否方便操作等問題。或者有打ai，過回流焊波峰焊的問題，及時對元器件調整。
二、傳導、輻射整改建議
傳導整改細節:
1.傳導和輻射測試大家看得比較多，論壇里面也講的多，實際上這個是個砸錢的事情。砸錢砸多了，自然就會了，整改也就快了。能改的地方就那么幾個。這個里面看不見的，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很丑的砣，這個就是個emi濾波器，從適配器出線的部分到筆記本電腦這么長的距離，可以看成是1條天線，增加一個濾波器，就可以濾除損耗。所以一般開關電源的輸出端有一個濾波電感，效果也是一樣的。
3.輸入濾波電感，功率小的，uu型很好用，功率大的基本用環型和et型。公司有傳導實驗室或者傳導儀器的倒是可以有想法了就去折騰下。要是要去第三方實驗室的就比較痛苦了，光整改材料都要帶一堆。濾波電感用高導的10k材料比較好，對傳導輻射抑制效果都不錯，如果傳導差的話，可以改12k，15k的，輻射差的話可以改5k，7k的材質。
4.輸入x電容，能用小就用小，主要是占地方。這個要配合濾波電感調整的。
5.y電容，初次級沒有裝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471-222就差不多了。y電容的接法直接影響傳導與輻射的測試數據，一般為初級地接次級的地，也有初級高壓，接次級地，或者放2個y電容初級高壓和初級地都接次級的地，沒有調好之前誰也說不準的。y電容上串磁珠，對10mhz以上有效果，但也不全是。每個人調試傳導輻射的方法和方式都有差異機種也不同，問題也不同，所以也許我的方法只適合我自己用。無y方案大部分是靠改變變壓器來做的，而且功率不好做大。
6.mosfet吸收，ds直接**多能接個221，要不溫度就太高了，一般47pf，100pf。rcd吸收，可以在c上串個10-47ω電阻吸收尖峰。還可以在d上串10-100ω的電阻，mosfet的驅動電阻也可以改為100ω以內。
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，銅箔屏蔽對傳導效果好，線屏蔽對輻射效果好。至于初包次，次包初，還有些其他的繞法都是為了好過傳導輻射。
9.對于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做。
10.整改傳導的時候在10-30mhz部分盡量壓低到有15-20db余量，那樣輻射比較好整改。
開關頻率一般在65khz，看傳導的時候可以看到65k的倍頻位置，一般都有很高的值。
總之:傳導的現象可以看成是功率器件的開關引起的振蕩在輸入線上被放大了顯示出來，避免振蕩信號出去就要避免高頻振蕩，或者把高頻振蕩吸收掉，損耗掉，以至于顯示出來的時候不**標。
輻射整改細節:
1.pcb的走線按照布線規則來做即可。當pcb有空間的時候可以放2個y電容的位置:初級大電容的+到次級地;初級大電容-到次級地，整改輻射的時候可以調整。
2.對于2芯輸入的，y電容除了上述接法還可以在l，n輸入端，保險絲之后接成y型，再接次級的地，3芯輸入時，y電容可以從輸入輸出地接到輸入大地來測試。
3.磁珠在輻射中間很重要，以前用過的材料是k5a，k5c，磁珠的阻抗曲線與磁芯大小和尺寸有關。如圖所示，不同的磁珠對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做測試。
4.輸入共模電感:如果是2級濾波，級的濾波電感可以考慮用0.5-5mh左右的感量，蝶形繞法，5k-10k材質繞制，級對輻射壓制效果好。如果是3芯輸入，可以在輸入端進線處用三層絕緣線在k5a等同材質繞3-10圈，效果。
5.輸出共模電感，一般采用高導磁芯5k-10k的材料，特殊情況輻射搞不定也可以改為k5a等同材質。
6.mosfet，漏較上串入磁珠，輸入電阻加大，ds直接并聯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吸收也對輻射有影響。也可以換不同電流值來測試，或者更換品牌
8.rcd吸收，c更改容量，r改阻值，d可以用fr107，fr207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，這個二極管也對輻射影響大，一般采取套磁珠，或者將二極管改為1n4007或者其他的慢管。
10.關鍵的變壓器。能少加屏蔽就少加屏蔽，沒辦法的情況也只能改變壓器了。變壓器里面的銅箔屏蔽對輻射影響大，線屏蔽是有效果的。一般改不動的時候才去改變壓器。
11.輻射整改時的效率。套滿磁珠的電源先做測試，pass的情況，再逐個去掉磁珠。fail的情況，在輸入輸出端來套磁環，判斷輻射信號是從輸入還是輸出**出來的。套了磁環還是fail的話，證明輻射能量是從板子上出來的。這個時候要找實驗室的工程師提供個探頭來測試，看看是哪個元器件輻射的能量大，哪個原件在**出限值的頻率點能量高，再對對應的元件整改。輻射的現象可以看成是功率器件在高速開關情況下，寄生參數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，避免振蕩信號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，以至于顯示出來值的時候不**標。磁珠的運用有個需要注意的地方，套住mosfet的時候，mosfet好是要打k腳，套入磁珠后點膠固定，如果磁珠松動，可能導電引起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
傳導輻射整改完成后，pcb可以定型了，好按照生產的工藝要求來做改善，較新一版pcb，避免生產時碰到問題。
1.驗證電源的時刻到了，客戶要求，規格書。電源樣品拿給測試驗證組做測試驗證了。之前問題都解決了的話，驗證組是沒問題的，到時間拿報告就可以了。
2.準備小批量試產，走流程，準備物料，整理bom與提供樣機給生產部同事
3.準備做認證的材料(保險絲，mosfet等元器件)與樣機以及做認證的關鍵元器件清單等文檔性材料。關鍵元器件清單里面的元件一般寫3個以上的供應商。認證號一定要對準，錯了的話，后續審廠會有不必要的麻煩。剩下的都是一些基本的溝通問題了。
做認證時碰到過做認證的時候溫升**標了的，只能加導熱膠導出去。或者提率，把傳導與輻射的余量放小。這種問題一般是自己做測試時余量留得太少，很難碰到的。
4.一般認證2個月左右能拿到的。2個月的時間足夠把試產做好了。
5.試產問題: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.試產的測試按ips和產線測試的規章制度完成。
碰到過裸板耐壓打不過的，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，需要要求測試的工序里面增加一條，測試完畢給大電容放電的一個操作流程。
8.試產完成后開個試產總結會，試產pass，pcb可以開模了。量產基本上是不會找到研發工程師了，**多就是替代料的事宜。
9.做完一個產品，給自己寫點總結什么的，其中的經驗教訓，或者是有點失敗的地方，或者是不同ic的特點。項目做多了，自然就會了。
整個開發過程中都是一個團隊的協作，所以很厲害的工程師，溝通能力也是很強的，研發一個產品要跟很多部門打交道，技術類的書要看，技術問題也要探討，同時溝通與禮儀方面的知識也要學習，有這些前提條件，開發起來也就*多了。
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