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【经验分享】[原创]化二谈入门EMC的问题!

 guitarhua 2015-09-16
  化二,作为一名高级硬件或资深EMC工程师,与它们打交道已七载有余,在技术的道路上,经历的是曲折、坎坷、挫折;感受的是迷茫、沮丧、兴奋;付出的是汗水、眼水、心血;收获的是荣誉、质疑(也许说“误解”更好)、体谅;留下的是自信、执着、友情;分享的是苦恼、快乐、技术……
    (1)EMC问题已经无所不在,早点学吧!      
    电子、信息、通信、电气、半导体技术的飞速发展,给环境造成了严重的电磁污染,同时电子产品的高速化、低功耗(低电压)、高集成度的发展趋势日益加剧,让电子产品对EMC敏感性日前增加。
      接口芯片烧毁或损坏、产品“误动作”或死机、EMC测试不通过等EMC问题层出不穷,产品返修率高、研发投入巨大的产品因EMC问题不能上市或出口到欧美,公司现场产品维护投入多,故障“归零”…….这些EMC问题,着实令公司研发人员、高层经理人员头痛与无奈。
     从某种程度上来说,“世界上只有两种工程师,一种,已遇到了EMC麻烦,另一种,即将遇到EMC麻烦!”     
     因此,EMC知识,越早接触,越早学习与熟悉,对作为电子产品研发的工程师来说,很重要!
(2)EMC太深奥了,难学了,错!   
       EMC理论涉及到电磁场、天线等,买本EMC书(所谓教授或专家大作)回家一看,什么矢量分析、散度定理、什么麦克斯韦定理、什么高斯定理、什么安培定理、什么法拉第定理……
      我的妈啊,简直是天书!——至少作为非电磁场与电磁波或电子专业毕业的化二,工作5年之后(成为EMC领域所谓“专家”),也是这样认为的。
      不错,EMC基础是电磁场理论或麦克斯韦定理!但是真正经历过EMC或电磁干扰实践历练出的工程师,有谁了解或清楚这些深奥的理论呢?曾经有不少网友问化二,“电磁兼容的理论太深奥了,入不了门啊?请化二大牛指点!!!!”。
     化二告诉他们,“我自认为是EMC领域的大牛,对于产品中的EMC或电磁干扰问题,的确能够做致‘火眼金精’、‘手到病除’,但我没有学过这些深奥的理论,我也看不懂!”
     很多网友,尤其是没有EMC或电磁干扰实践或实战历练的新人,也许会心里低咕,“这完全不可吧,化二不是在蒙大家啊!”
     化二解释如下:作为EMC或电子信息技术菜鸟出身的化二,从业EMC的出身门槛不好,大学是热能与动力工程(船舶动力装置方向),研究生是机械制造及其自动化(特种加工方向),电子信息方面的知识,也就是大学的基础课程:电工学(包罗数字电路、模拟电路、电机、电路,毕业时有点印象)与大学物理(涉及到电磁场,毕业时知识给抛进了太平洋)!
     很多想学习或了解EMC知识的朋友,也许看到了这么大深奥的理论,即使信心满怀或激情万丈,也会倍感垂头丧气或摇头叹气!
“哎,我不是电磁场与电磁波专业的研究生毕业,数学或电磁场理论太差,今生只能与EMC说‘再见了!”。
       但是化二告诉大家,这些理论是数学家、物理学家玩的东东,高斯、麦克斯韦他们是数学天才,用数学的理论去解释、推导或预言电磁场或电磁波。
       麦克斯韦简直是疯子,是狂人,到死,也没有几个人能了解其深奥的电磁场理论(死后,才有科学家实验论证他预言的电磁波存在)。作为实践性、实战性的EMC,不是深奥的理论,也不需要这些高深的理论,更不是为了发论文或评教授服务,而是面向工程或技术服务。
     这些理论的推导,无非是解释产生EMI问题的根源:
   (1)天线:环路天线、偶极性天线,以及它们的发射公式;
   (2)骚扰源:有电流或电压突变的地方;
   (3)近场与远场的区别:波长/6;
   (4)近场电磁波的阻抗特性(为屏蔽作理论解释),电场波是高阻抗的,磁场波是低阻抗的;
    (5)屏蔽:电磁波的反射定理(阻抗不匹配)、电磁波的涡流定理(吸收)与集肤效应。
     因此,当高深的电磁场理论转化为工程技术时,其理论就变得如此简单明了!
      作为非电磁场专业毕业的工程师,要真正入门EMC,就必须绕开这此理论或专家教授,选择一些通俗易懂、实战性高的EMC书籍。
     周志敏、杨继深、郑军奇、朱立文、钱振宇、马永健、白同云、杨克俊等EMC大牛,均是实战型、工程型的EMC专家,他们写的书还是比较适合解决实际EMC问题的工程师研读的。
(3)解决EMC测试问题,“实践+思考”=简单!
    刚入道硬件设计时,化二参与仿制某著名公司的无人值守机房环境监控装置,负责里面的C8051F020单片机编程、指示灯板的PCB设计,由于项目经理的工作很忙,杂七杂八的工作均落在我身上,什么电路板焊接、领料、调试,以及后期的EMC或环境测试。
     由于是仿制行业著名公司的产品,我认为其硬件是完善的,因此尽可能的少改动,A/D采集电路、信号调理电路、开关电源等几乎一模一样,我们仅更换了PCB与单片机,很多的技术条件(研发产品的技术要求),完全来源于该仿制产品的说明书。
    这是我第一次接触真正的EMC测试(抗干扰),在ESD、电源浪涌与EFT测试中,单片机老是复位重启或死机,由于工作之初由于经验不足,折腾一个多月才勉强解决了EMC问题,说起来很简单:在单片机的复位引脚端加一个560pF的小电容,就解决了ESD问题;在AC220V电源上增加一个IEC滤波器将OK。
      但是这个月来,化二找了不少资料,了解到EMC是什么,EMC的三要素,EMC有哪些测试项目等。
    EMC给化二的感觉就是,“EMC简单,就是电容+滤波器!”。这种狂妄的态度,加上公司方面缺乏真正的EMC经验丰富的,大家出了ESD、EFT等测试问题,一般会到研发中收硬件部找我,毕竟化二也看了点EMC的书(郑军奇、杨继深、杨克俊、周志敏),能道出一个所以然出来。
    EMC不就是三要素“干扰源、耦合途径、敏感设备”,以及解决EMC的三斧头“接地、屏蔽、滤波”!
    绝大多数的抗干扰问题,也是可以解决的,在实践中,本性“狂妄+勤奋+好学”的化二为逐步成为EMC测试问题整改的专家!现在追忆起来,那时的化二时应该是入道EMC整改了!
     大凡教授或专家,将一个简单的EMC问题复杂化,搞出一大堆数学与理论物理的东东(如矢量分析、Maxwell方程),发论文,很深奥,让人看不懂!
       但是俺是工程技术人员,就是将那些被专家或教授复杂的EMC问题,简单化,可实施化,让别人一看就懂!
      一个ESD设备测试与校验的小问题,专家可以成就一本专著或一个标准;一个简单电容解决的滤波问题,博士可以出一篇论文,写什么切比雪夫、什么多阶滤波器设计等!
      如果我们没有实践与思考,光光看那些教授或专家的著作,你是永远无法入门EMC!
       因此,在这样的学者的教导下,你可能成为“叫兽”;在这样专家忽略下,你可能变成了“砖家”,但我们是工程师,解决实际问题,简单、实用、高效就行!   
幸者,化二,领悟EMC真知,源于实践,少走了弯路!
     小白所说的,尊重经验,但不迷信经验,不唯书本正是这个道理!
(4)在实践中,积累EMC经验:   
       化二,遇到了不少想入门EMC的网友,他们想通过培训或看书,精通EMC,由于缺乏EMC实践经验,感觉EMC实践复杂、EMC理论太深奥,导致学习EMC的热情和积极性丢失了!
      入门EMC,要从自己熟悉的领域:譬如硬件工程师在做测试时,看看其标准;遇到问题找点资料,通过几个案例的整改,积累自已的EMC信心;电容选型或滤波器设计时,了解其寄生参数;防护电路设计时,了解TVS、ESD、VR、GDT等器件的优劣,这些是硬件工程师的基本工程,但却是最精华、最重要的EMC基础。
      当一名硬件工程师,对EMC测试方法、测试标准、EMC整改均熟悉或积累到一定程度后,就会在今后的工作者,灵活运行这些知识或经验!  

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