EFT標準測試的試驗是脈沖施加在電源線和參考接地板之間。
對于長度大于3m的I/O電纜、信號電纜或數據電纜,通常也要使用容性耦合夾進行測試,如下圖所示。
在大多數情況下,被測試的產品出現EFT問題是由濾波不充分產生的。對于適用于較低頻率的濾波器,即使具有很強的濾波作用,由于其布局的問題和附近的交叉能量耦合,因此也可能在EFT產生干擾頻率范圍內不起作用。
I/O線、信號線和數據線EFT測試的不合格,通常是由連接器端口缺少濾波或缺少瞬態抑制或接地設計問題而導致的;如下圖所示。
(1)I/O連接器外殼和產品殼體之間的搭接阻抗不夠小。
(2)電纜屏蔽層與外殼或屏蔽殼體的搭接不正確或搭接阻抗太大。
(3)電源線濾波器的濾波不充分。
(4)信號線、數據線、所有類型的輸出線和所有互聯電纜的濾波不充分或缺少防護設計。
(5)關鍵電路處射頻旁路不夠好,如CPU的復位線。
(6)EFT為高頻現象,那么外殼不正確的屏蔽、測試線纜與其他線纜的交叉耦合噪聲或各種寄生效應都可能會產生問題。
(7)由于EFT的高頻特性,其電路或系統中的地走線、地回路、接地點的位置在電路板設計上就非常關鍵了。
典型的失效模式
(1)系統重啟
(2)模擬或數字電路出現故障
(3)顯示屏上出現錯誤的數據
(4)數據丟失
(5)數據傳輸停止、變慢或中斷
(6)高誤碼率
(7)產品的狀態發生改變
(8)電路受到故障
故障診斷與整改
在大多數情況下,EFT的故障診斷過程如下:
(1)通常檢查電纜的屏蔽層與外殼或殼體是否搭接良好,理想情況下,它應與殼體的屏蔽層進行360度的搭接。
(2)確保所有I/O電纜連接器的外殼與EUT的殼體進行3600的搭接。這是經常出現的問題之一。
(3)電源線已進行濾波但濾波不好。或者就沒有進行濾波。那么可以加裝一個外置的電源線濾波器。
在理想的情況下,所有的I/O端口及直流(DC)電源或交流電源都應進行合適的濾波。對于I/O端口比如USB、以太網,通常應使用為其設計的共模扼流圈、瞬態防護裝置或濾波器可以解決出現的任何問題。否則,I/O電纜或電源線電纜能將所產生的EFT電流脈沖完全地傳輸進電路。
如果I/O電纜、信號電纜或數據電纜存在問題,則應考慮以下措施:
(1)確保電纜屏蔽層與金屬殼體進行了很好的搭接。
(2)確保連接器外殼與金屬殼體進行了很好的搭接。
(3)在所有信號線或電源線與PCB的信號返回路徑之間加裝電容1~10nF。
(4)在所有信號線上加裝共模扼流圈-為數據線所設計的。大多數質量好的以太網連接器內部都有共模扼流圈。
(5)在任何可疑的輸入或輸出接口上加裝簡單的低通RC濾波器。串聯電阻為47~100Ω,輸入和信號或電源返回路徑之間的電容推薦值為1~10nF。
(6)如果連接器有未使用的插針,應把所有這些插針與EUT內部的殼體進行連接。浮地的插針會把輻射能量交叉耦合給其它電路,而與殼體搭接的插針能在連接器內部建立某種類型的屏蔽層。
注意:當EFT干擾信號通過耦合方式到達電路板內部的時候,如下圖所示:
注意:PCB的設計地走線,地回路,接地的位置 設計就是解決抗擾度EFT設計最關鍵的設計方法與思路。
目前行業內最典型的EMS敏感度的設計也都跟這個結構圖相關聯。
產品問題的發生也是跟我們產品設計可靠性相關聯的。
更多的電子產品電路可靠性設計系列,會逐漸為大家解開這些設計方面的坑,讓電子設計工程師少走彎路,敬請關注!