EMC設(shè)計是在產(chǎn)品設(shè)計過程中,利用一定的設(shè)計技巧和額外的技術(shù)手段使產(chǎn)品的EMC性能(包括產(chǎn)品的抗干擾能力和產(chǎn)品的騷擾水平)提高,并能在一定環(huán)境中,按照產(chǎn)品的設(shè)計期望正常運行。EMC設(shè)計不能像硬件電路設(shè)計,結(jié)構(gòu)設(shè)計,軟件設(shè)計等設(shè)計活動可以單獨存在,它是依附于產(chǎn)品其它的產(chǎn)品設(shè)計活動中的一種特殊的活動。如果暫時把通過EMC測試作為短期工程目標的話,那么對EMC設(shè)計活動進行分類,那么主要包括:
(1)、產(chǎn)品的EMC標準和需求分析;
(2)、產(chǎn)品機械結(jié)構(gòu)構(gòu)架的EMC設(shè)計,包括電纜部分的設(shè)計;
(3)、電路原理圖的EMC設(shè)計;
(4)、PCB的EMC設(shè)計;
(5)、EMC測試過程中出現(xiàn)問題的改進。
EMC設(shè)計水平的四個階段
筆者認為,面向EMC測試通過的EMC設(shè)計的境界水平,會經(jīng)歷4個階段:
第一階段:整改階段
此階段是產(chǎn)品EMC設(shè)計的初級階段。在這個階段下,產(chǎn)品的第一輪設(shè)計過程中,并不會考慮EMC方面的問題,等到產(chǎn)品功能調(diào)試完成,樣機出來后進行EMC測試時,才發(fā)現(xiàn)EMC問題的存在,于是通過采用各種臨時措施使產(chǎn)品通過EMC測試。用這種方法即使產(chǎn)品最終達到了標準規(guī)定的EMC要求,常常也會因要進行較大的改動,導(dǎo)致較高的成本。如,因為屏蔽問題往往會涉及結(jié)構(gòu)模具改動,又如,因為接口濾波問題就會對產(chǎn)品原理圖進行改動,同時導(dǎo)致PCB的重新設(shè)計,還有可能會因為系統(tǒng)接地問題,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EMC問題整改導(dǎo)致產(chǎn)品延遲海外上市一年,同時研發(fā)費用增加五百萬元人民幣!這種通過研發(fā)后期測試發(fā)現(xiàn)問題然后再對產(chǎn)品進行的測試修補的方法,往往會導(dǎo)致企業(yè)產(chǎn)品不能及時取得認證而上市。它是目前很多走向國際市場公司研發(fā)部門所面臨的困惑。整改的概念與企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)流程也不符合。處在這個階段的企業(yè)有個典型的需求就是:成本不想再增加了、產(chǎn)品模具也不能改了、PCB也不想再改板了,但是希望EMC測試能通過。
第二階段:技術(shù)應(yīng)用階段
這個階段,企業(yè)一般已經(jīng)有了一定EMC的技術(shù),并有時還會有專職的EMC工程師負責EMC工作,與其它開發(fā)人員一起在產(chǎn)品功能設(shè)計的同時考慮EMC問題,如,在產(chǎn)品設(shè)計時會考慮濾波、屏蔽、接地等。企業(yè)的產(chǎn)品工程師還會通過短期的培訓以掌握EMC設(shè)計的基本方法,甚至有些企業(yè)會將EMC設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā)的流程結(jié)合在一起。能從設(shè)計流程的早期階段就導(dǎo)入一定的EMC設(shè)計策略,從產(chǎn)品設(shè)計源頭考慮EMC問題,這與整改階段使用后期整改的方法來解決產(chǎn)品所有的EMC問題已經(jīng)有了很大的進步,不但減少許多不必要的人力及研發(fā)成本,而且也縮短產(chǎn)品上市周期。但是,處于這個階段的EMC設(shè)計方法,也有很多局限性,具體表現(xiàn)在:
l 參與EMC設(shè)計的工程人員掌握了一些EMC設(shè)計原理和理論知識,如,他們懂得如何設(shè)計濾波器、如何設(shè)計屏蔽,如何進行PCB布線布線,如何防止串擾等,但是他們往往缺乏如何結(jié)合產(chǎn)品系統(tǒng)的特點,從產(chǎn)品系統(tǒng)機械構(gòu)構(gòu)上來考慮EMC問題的能力;
l 設(shè)計過程中沒有引入風險的意識,也沒有風險評估與分析手段,因此不能預(yù)測后期會產(chǎn)生后果。知道此方法有好處,但是不知道是否是必不可缺的,也就是說沒有量的把握。這種情況下常常會出現(xiàn)“過設(shè)計”,導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)計成本增加;
l 設(shè)計太理論化,而且各個部分的設(shè)計相對分散。如,各種EMC性能非常好的模塊組合在一起不一定是一個EMC性能很好的系統(tǒng);
l 沒有方法論的指導(dǎo),因此,對于那些可以從多角度可以解釋的設(shè)計方案,很容易引起爭論。
其實,這階段還是屬于技術(shù)應(yīng)用的混濁狀態(tài),縱然設(shè)計人員已經(jīng)掌握了“技術(shù)”,但是還不能將其轉(zhuǎn)化為簡單可行的“方法”,也很難實現(xiàn)一些仿真。目前大多數(shù)企業(yè)(而且是國內(nèi)EMC技術(shù)比較領(lǐng)先或投入比較多的企業(yè))都處在這個狀態(tài)中。
第二階段:方法論階段
將1,2階段的整改和技術(shù)應(yīng)用上升為一種方法論,將復(fù)雜深奧的EMC設(shè)計技術(shù)轉(zhuǎn)化為簡單易懂的方法。通過方法論的系統(tǒng)指導(dǎo),企業(yè)中的工程師可以系統(tǒng)的完成產(chǎn)品的EMC設(shè)計,并輸出詳細、系統(tǒng)的分析報告。分析有利有節(jié),不但有充分的理論依據(jù),而且還緊密與產(chǎn)品的特點結(jié)合在一起。如果說上一階段的EMC設(shè)計是從技術(shù)本身出發(fā)的,那么這個階段強調(diào)產(chǎn)品的本身,并實現(xiàn)技術(shù)與產(chǎn)品緊密結(jié)合?!爱a(chǎn)品EMC設(shè)計分析方法”是EMC設(shè)計技術(shù)發(fā)展到這個階段的產(chǎn)物,它看上去似乎脫離的EMC技術(shù)本身,實質(zhì)上與EMC技術(shù)是密不可分的,方法論也是建立在各種“零散”技術(shù)的基礎(chǔ)上的。EMC風險評估技術(shù)再一次把方法論上升到了可量化、可標準化的階段,可操作性和可預(yù)見性大大提高。
第四階段:仿真階段
EMC測試不是在現(xiàn)有的產(chǎn)品中提取一個數(shù)據(jù),而是評判產(chǎn)品在特定場景下產(chǎn)生的結(jié)果,因此,EMC測試數(shù)據(jù)除了與產(chǎn)品本身相關(guān)之外,還與EMC場景相關(guān)(如,EMC測試布置、EMC實驗室參數(shù)等)。要想通過仿真預(yù)知EMC測試數(shù)據(jù),設(shè)計人員需要做兩個準備工作:第一、在仿真軟件中建立EMC測試的場景,即EMC測試建模;第二、對被仿真的產(chǎn)品信息做減法,簡單地說就是要把產(chǎn)品信息中那么些不影響EMC結(jié)果的信息去掉,把影響EMC結(jié)果的有用信息留下(若把所有的產(chǎn)品信息都輸入軟件,就會導(dǎo)致仿真軟件和電腦計算時間過長)。而做到這一次的關(guān)鍵就是掌握如何識別產(chǎn)品中與EMC結(jié)果相關(guān)的信息?!癊MC設(shè)計分析方法”和“風險評估技術(shù)”是一種可以識別產(chǎn)品中EMC結(jié)果相關(guān)的信息的方法論??梢?,設(shè)計人員要很好的運用仿真軟件,建立一種符合產(chǎn)品實際情況的模型為產(chǎn)品設(shè)計服務(wù),就要用方法論。方法論是仿真的基礎(chǔ)和前提條件。它是產(chǎn)品EMC設(shè)計技術(shù)發(fā)展的最高階段,仿真軟件實現(xiàn)了方法論的電腦輔助自動化設(shè)計,大大減輕人工的投入,這是EMC設(shè)計技術(shù)的最高境界。沒有方法論的指導(dǎo),軟件仿真猶如失去了“靈魂”軀體,這也是很多企業(yè),在仿真軟件上投入了大量的人力、物力和時間,但是沒有取得突破性進展的主要原因。
EMC設(shè)計水平行業(yè)現(xiàn)狀
目前大多數(shù)企業(yè)處于EMC設(shè)計技術(shù)境界的第一階段或第二階段,在EMC設(shè)計方面通常有如下狀況:
1)、由于工程師大多沒有接受過系統(tǒng)的全面的EMC培訓,更沒有產(chǎn)品的EMC相關(guān)設(shè)計經(jīng)驗,遇到產(chǎn)品EMC設(shè)計問題不知如何解決?因此經(jīng)常會有人看到有相當一部分產(chǎn)品工程師整天在整改產(chǎn)品,但往往不得其法,沒有思路,于是這些人成為了“背后看上去很忙的人”;
2)、企業(yè)內(nèi)部沒有一套針對EMC設(shè)計的流程或方法,產(chǎn)品EMC性能的好壞也完全取決于個別產(chǎn)品開發(fā)工程師的素質(zhì)和經(jīng)驗,使得公司開發(fā)出來的產(chǎn)品EMC性能沒有一致性的保證。這種情況下,通常在某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,就會導(dǎo)致產(chǎn)品在后期不能順利通過測試與認證,影響了產(chǎn)品的上市進度,同時設(shè)計成本也很高;
3)、企業(yè)沒有一套EMC的責任體系,沒有專職的EMC專家或設(shè)計工程師。EMC涉及整個產(chǎn)品開發(fā)的各個環(huán)節(jié),整個公司若沒有明確的責任人,也就沒有足夠的關(guān)注,同時也不能協(xié)調(diào)企業(yè)中各部門,共同實現(xiàn)對產(chǎn)品最終EMC性能;
4)、由于目前業(yè)界的大部分EMC書籍、教學資料、培訓太偏向與EMC理論,導(dǎo)致企業(yè)中的開發(fā)工程師即使學習過很多EMC知識,如濾波、接地、屏蔽等原理,但是面對實際的產(chǎn)品,往往難以下手。