如何使自己的產(chǎn)品滿足相應(yīng)市場中電磁兼容(EMC)標(biāo)準(zhǔn)要求,從而快速低成本的取得相關(guān)認(rèn)證,順利的進(jìn)入目標(biāo)市場?這是每一個向國際化轉(zhuǎn)型公司研發(fā)都會面臨的問題與困惑,各個企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)部門面臨著巨大挑戰(zhàn)。?
根據(jù)我們對業(yè)界大多電子企業(yè)的了解,目前企業(yè)在EMC設(shè)計方面的現(xiàn)狀是:“三個沒有”――產(chǎn)品工程師沒有掌握EMC設(shè)計方法、企業(yè)沒有產(chǎn)品EMC設(shè)計流程、企業(yè)沒有具體明確EMC責(zé)任人。主要表現(xiàn)在:?
由于國內(nèi)研發(fā)工程師大多沒有接受系統(tǒng)的全面的EMC培訓(xùn)經(jīng)歷,更沒有電磁兼容產(chǎn)品的相關(guān)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)!遇到產(chǎn)品EMC設(shè)計問題不知如何解決?所以我們經(jīng)??吹接邢喈?dāng)一部分產(chǎn)品工程師整天在整改產(chǎn)品,但往往不得其法,沒有思路!?
企業(yè)內(nèi)部沒有一套針對EMC設(shè)計流程,EMC性能設(shè)計的好壞完全取決于個別產(chǎn)品開發(fā)人員的素質(zhì)和經(jīng)驗(yàn),使得公司開發(fā)出來的產(chǎn)品電磁兼容性能沒有一致性的保證,通常都會在某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,導(dǎo)致產(chǎn)品多數(shù)在后期不能順利的通過測試與認(rèn)證,影響了產(chǎn)品的上市進(jìn)度。根據(jù)我們初步調(diào)查,全國90%以上的電子企業(yè)沒有一套EMC設(shè)計、驗(yàn)證流程。?
企業(yè)沒有一套對EMC性能負(fù)責(zé)的責(zé)任體系,沒有專職的EMC設(shè)計工程師。因?yàn)镋MC涉及整個產(chǎn)品的各個環(huán)節(jié),整個公司沒有明確的責(zé)任人,也就沒有足夠的關(guān)注,同時也不能協(xié)調(diào)整個產(chǎn)品各部分相關(guān)共同對產(chǎn)品最終EMC性能負(fù)責(zé)!目前業(yè)界具有EMC設(shè)計的工程師很少,而企業(yè)里面有專職進(jìn)行EMC設(shè)計崗位的就更少!?
二、業(yè)界面臨問題?
一個產(chǎn)品的設(shè)計主要經(jīng)歷總體規(guī)格方案設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、原理圖設(shè)計、PCB設(shè)計、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)試裝、摸底預(yù)測試、認(rèn)證幾個階段。目前業(yè)界很多公司都是在前期設(shè)計階段沒有考慮EMC方面問題,往往是在在產(chǎn)品樣機(jī)出來再進(jìn)行EMC摸底測試,如果這時測試通過,則是比較幸運(yùn)的。但很不幸的是,大多數(shù)情況下是不能測試通過的,這時出了問題進(jìn)行整改并需要對產(chǎn)品重新設(shè)計,常常會要進(jìn)行較大改動。?
這個階段產(chǎn)品電磁兼容出現(xiàn)問題原因比較多,如果是因?yàn)槠帘螁栴}往往會涉及結(jié)構(gòu)模具改動,如果因?yàn)榻涌跒V波問題就會對產(chǎn)品原理圖進(jìn)行改動,同時導(dǎo)致PCB的重新設(shè)計,還有可能會因?yàn)橄到y(tǒng)接地問題,那就會對整個產(chǎn)品系統(tǒng)重新做調(diào)整,重新設(shè)計。深圳有一家著名的儀器企業(yè)某款產(chǎn)品由于電磁兼容問題整改導(dǎo)致產(chǎn)品延遲海外上市一年,同時研發(fā)費(fèi)用增加五十萬元人民幣!?
這種通過研發(fā)后期測試發(fā)現(xiàn)問題然后再對產(chǎn)品進(jìn)行的測試修補(bǔ)法業(yè)界比較常見,但往往會導(dǎo)致企業(yè)產(chǎn)品不能及時取得認(rèn)證而上市,因此也是目前很多走向國際市場公司研發(fā)部門所面臨的困惑。出現(xiàn)這種現(xiàn)狀的根本原因是:沒有把EMC問題在產(chǎn)品設(shè)計前期解決!?
三、系統(tǒng)流程法(System Flow Method)?
產(chǎn)品工程師可以通過短期的培訓(xùn)以及通過積累經(jīng)驗(yàn)基本掌握EMC設(shè)計的方法,但對于一個企業(yè)來講,目前迫切的是建立一套規(guī)范的EMC設(shè)計流程,把電磁兼容要求融入產(chǎn)品設(shè)計中去,這樣才能保證企業(yè)大多產(chǎn)品經(jīng)過這樣的流程順利通過測試認(rèn)證。如果能從設(shè)計流程的早期階段就導(dǎo)入正確EMC設(shè)計策略,同時研發(fā)工程師掌握正確的EMC設(shè)計方法,從產(chǎn)品設(shè)計源頭解決EMC問題,將可以減少許多不必要的人力及研發(fā)成本,縮短產(chǎn)品上市周期。?
業(yè)界很多專家對于產(chǎn)品EMC設(shè)計主要從技術(shù)點(diǎn)來講,如屏蔽、濾波、接地、PCB設(shè)計等層面,但對于一個企業(yè)來講,這些都是一些技術(shù)知識點(diǎn),理論描述,關(guān)鍵是如何在我們企業(yè)的研發(fā)流程中如何實(shí)施,同時如何把電磁兼容知識與我們產(chǎn)品設(shè)計結(jié)合,形成針對企業(yè)產(chǎn)品可操做的規(guī)范與CHECKLIST(檢查控制表)?那么如何把EMC設(shè)計融入研發(fā)設(shè)計流程,我們根據(jù)國內(nèi)外著名公司的EMC設(shè)計流程整理總結(jié)出一套先進(jìn)的流程,我們稱之為:系統(tǒng)流程法(System Flow Method)系統(tǒng)流程法,即主要在研發(fā)流程中融入EMC設(shè)計理念,在產(chǎn)品設(shè)計的各個階段進(jìn)行EMC設(shè)計控制,把可能出現(xiàn)的EMC問題在研發(fā)前期進(jìn)行考慮;設(shè)計過程中主要從產(chǎn)品的電路(原理圖、PCB設(shè)計),結(jié)構(gòu)與電纜,電源模塊,接地等方面系統(tǒng)考慮EMC問題,針對可能出現(xiàn)EMC問題進(jìn)行前期充分考慮,從而確保產(chǎn)品樣品出來后能夠一次性通過測試與認(rèn)證!?
四、系統(tǒng)流程法簡介?
系統(tǒng)流程法就是在產(chǎn)品設(shè)計的研發(fā)階段,從流程上進(jìn)行設(shè)計控制,確保EMC的設(shè)計理念,設(shè)計手段在各個階段得以相應(yīng)的實(shí)施,另外EMC設(shè)計從產(chǎn)品的系統(tǒng)角度進(jìn)行考慮,而不是單純的某個局部,只有這樣才能保證產(chǎn)品最終的EMC性能。?
每個公司應(yīng)該建立一套EMC設(shè)計控制流程,同時支撐這個流程的需要相應(yīng)的EMC設(shè)計規(guī)范以及EMC設(shè)計查檢表,確保產(chǎn)品在研發(fā)過程各個階段,都能進(jìn)行EMC設(shè)計控制。?
系統(tǒng)流程法具體各個階段工作內(nèi)容如下:?
產(chǎn)品總體方案設(shè)計?
在總體方案設(shè)計階段要求對產(chǎn)品的總體規(guī)格進(jìn)行EMC設(shè)計考慮,主要涉及產(chǎn)品銷售的目標(biāo)市場,以及需要滿足的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)要求,同時注意后續(xù)潛在目標(biāo)市場的EMC標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的要求?;谝陨蠈Ξa(chǎn)品的EMC標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的要求提出產(chǎn)品的總體EMC設(shè)計框圖,并詳細(xì)制定產(chǎn)品EMC設(shè)計總體方案,如系統(tǒng)的屏蔽如何設(shè)計,系統(tǒng)整個電源拓?fù)浠A(chǔ)上濾波如何設(shè)計,產(chǎn)品的接地如何系統(tǒng)考慮等。?
如果一款復(fù)雜數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品,產(chǎn)品定位了歐洲與日本市場,這樣就明確產(chǎn)品進(jìn)入上述市場就必須通過CE與VCCI認(rèn)證,就要考慮系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)屏蔽、電源以及信號接口濾波方案,整個系統(tǒng)的接地三個方面,從產(chǎn)品總體方案考慮來達(dá)到上述目標(biāo)市場認(rèn)證要求。?
這個階段產(chǎn)品研發(fā)人員提出EMC總體方案,品質(zhì)或?qū)iT的EMC工程師依據(jù)檢查列表進(jìn)行把關(guān)檢查。?
產(chǎn)品詳細(xì)方案設(shè)計?
在產(chǎn)品詳細(xì)方案設(shè)計階段主要提出對產(chǎn)品總體硬件EMC設(shè)計方案,如:電源接口,信號接口,電纜選型,接口結(jié)構(gòu)設(shè)計,連接器選型等提出詳細(xì)的EMC設(shè)計與選型要求.確保后續(xù)實(shí)施過程中能夠重點(diǎn)關(guān)注注意這些要點(diǎn)。?
如果我們設(shè)計一款醫(yī)療器械產(chǎn)品,就需要注意內(nèi)部數(shù)字電路模塊與模擬電路模塊的隔離,需要從內(nèi)部空間考慮數(shù)字電路對模擬電路的干擾,同時重點(diǎn)注意內(nèi)部電纜接口濾波處理。?
這個階段產(chǎn)品硬件設(shè)計人員根據(jù)已有的規(guī)范提出EMC詳細(xì)方案,品質(zhì)或?qū)iT的EMC工程師依據(jù)檢查列表進(jìn)行把關(guān)檢查。?
產(chǎn)品原理圖設(shè)計?
在產(chǎn)品原理圖設(shè)計階段主要對產(chǎn)品內(nèi)部的主芯片的濾波電路設(shè)計,晶振電源管腳的濾波電路,時鐘驅(qū)動芯片的濾波電路設(shè)計,電源輸入插座的濾波電路設(shè)計,對外信號接口的濾波電路設(shè)計,以及濾波和防護(hù)元器件選型,單板功能地和保護(hù)地屬性的劃分,單板螺絲孔的屬性定義等提出詳細(xì)的方案,確保濾波、接地的EMC手段在此階段進(jìn)行實(shí)施。?
我們通常設(shè)計以太網(wǎng)接口產(chǎn)品都會用到25MHZ或125MHZ時鐘,那么對時鐘電路的濾波處理就是原理圖設(shè)計階段的重點(diǎn),需要考慮時鐘電路的電源以及走線如何濾波,磁珠、電阻如何選擇。?
這個階段產(chǎn)品硬件原理圖設(shè)計人員根據(jù)詳細(xì)方案要求進(jìn)行EMC原理圖詳細(xì)方案設(shè)計,品質(zhì)或?qū)iT的EMC工程師依據(jù)檢查列表進(jìn)行把關(guān)檢查。?
產(chǎn)品PCB設(shè)計?
在產(chǎn)品PCB設(shè)計階段,主要考慮對EMC影響巨大的層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計、關(guān)鍵元器件的布局考慮以及高速數(shù)字信號布線。層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計主要考慮高速信號與電源平面的回流。布局階段特別要考慮PCB上面的關(guān)鍵芯片器件擺放,如晶振位置,數(shù)字模擬電路設(shè)置,接口防護(hù)濾波電路的擺放,高頻濾波電容等擺放,PCB的接地螺釘個數(shù)和位置設(shè)置,連接器的接地管腳設(shè)置,地平面和電源平面的詳細(xì)分割等。在布線階段將重點(diǎn)考慮高速不跨分割,關(guān)鍵敏感信號的走線保護(hù),減小串繞等。?
曾經(jīng)有一款產(chǎn)品由于晶振布局位置不當(dāng),靠近接口電纜導(dǎo)致電磁兼容輻射發(fā)射項(xiàng)目測試超標(biāo),就是因?yàn)樵赑CB布局階段沒有考慮好晶振這樣關(guān)鍵器件的布局!?
這個階段產(chǎn)品PCB設(shè)計人員根據(jù)公司相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求進(jìn)行PCB單板的設(shè)計,品質(zhì)或?qū)iT的EMC工程師依據(jù)檢查列表進(jìn)行把關(guān)檢查。?
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計方案?
在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案設(shè)計階段,主要針對產(chǎn)品需要滿足EMC法規(guī)標(biāo)準(zhǔn),對產(chǎn)品采用什么屏蔽設(shè)計方案、選擇什么屏蔽材料,以及材料的厚度提出設(shè)計方案,另外對屏蔽體之間的搭接設(shè)計,縫隙設(shè)計考慮,同時重點(diǎn)考慮接口連接器與結(jié)構(gòu)件的配合。?
如果我們設(shè)計一款A(yù)DSL上網(wǎng)的終端產(chǎn)品,進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計就有金屬架構(gòu)或塑料機(jī)構(gòu)選擇,這對與EMC屏蔽會導(dǎo)致有完全不同的結(jié)果!另外對于金屬屏蔽結(jié)構(gòu)產(chǎn)品,需要考慮接口如232、以太網(wǎng)口、USB接口連接器與結(jié)構(gòu)搭接,保證搭接阻抗足夠小,否則會導(dǎo)致系統(tǒng)EMI測試超標(biāo)!?
這個階段產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計人員根據(jù)公司相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求進(jìn)行產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計,品質(zhì)或?qū)iT的EMC工程師依據(jù)檢查列表進(jìn)行把關(guān)檢查。?
產(chǎn)品初樣試裝?
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在產(chǎn)品初樣試裝階段,主要是對產(chǎn)品設(shè)計前期總體設(shè)計方案,詳細(xì)設(shè)計方案,PCB布局設(shè)計以及結(jié)構(gòu)模型等各個環(huán)節(jié)的EMC設(shè)計控制措施的檢驗(yàn),看看前期提出設(shè)計方案的執(zhí)行程度;另外主要檢查檢查電路單板與結(jié)構(gòu)之間的配合,是否還存在EMC隱患,提前發(fā)現(xiàn)問題,便于后續(xù)做產(chǎn)品正樣的時候一起完善。?
通常我們會在這個階段發(fā)現(xiàn)一些結(jié)構(gòu)加工工藝問題以及設(shè)備內(nèi)部電纜走線錯誤,需要更正。?
這個階段主要是產(chǎn)品整機(jī)相關(guān)設(shè)計人員共同對產(chǎn)品樣品進(jìn)行檢視評估,檢查出加工問題以及產(chǎn)品的EMC隱患,以便后續(xù)摸底測試與改進(jìn)版本時完善。?
產(chǎn)品EMC摸底驗(yàn)證?
在產(chǎn)品試裝完成后,如果沒有什么特別配合上面的問題,就可以對樣機(jī)按照總體設(shè)計方案預(yù)設(shè)的目標(biāo)市場的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行EMC摸底測試,看看產(chǎn)品是否能夠滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求.前期設(shè)計方案能否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求都需要在這個階段驗(yàn)證出來,如果還存在什么問題就需要把存在的問題定位出來,便于產(chǎn)品在下次PCB改板和結(jié)構(gòu)正樣的時候一起優(yōu)化更改。?
這個階段主要是EMC工程師共同按照產(chǎn)品銷售市場進(jìn)行相應(yīng)的EMC摸底測試,如果有小問題就進(jìn)行修改,沒有問題就可以根據(jù)市場開拓情況決定是否啟動認(rèn)證。?
產(chǎn)品認(rèn)證?
如果在產(chǎn)品按照預(yù)先設(shè)計的方案和方法EMC測試能夠通過,那么我們可以進(jìn)行產(chǎn)品的認(rèn)證,如CE、FCC、VCCI等認(rèn)證。?
五、系統(tǒng)流程法實(shí)施效果?
系統(tǒng)流程法確實(shí)能夠真正幫助企業(yè)從產(chǎn)品設(shè)計源頭把EMC問題解決,為企業(yè)節(jié)省大量的人力物力!目前國內(nèi)外大公司的EMC設(shè)計都采取系統(tǒng)流程法,都取得很好的實(shí)施效果,通過流程建設(shè)都基本可以達(dá)到這樣一個宗旨:EMC設(shè)計同步產(chǎn)品設(shè)計,一次性把事情做好!
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