怎样才能成为EMC问题的专家【网友经历】-第605期

一、初识EMC：2007年，我从武汉某重点大学机电工程专业研究生毕业，进入某著名的代工企业，从事单片机测试设备的开发（主要是C51编程、A/D采集电路设计。该设备现场运行时经常出现莫名其妙的死机、复位、A/D测量结果不准确的问题，以及I/O接口芯片损坏频繁的问题。从单片机方面的书本上得知，这是抗干扰性问题，主要通过接地、隔离、滤波、软件优化、增加看门狗等解决。这是我人生第一次遇到EMC（抗干扰）问题，由于信息所限，尚不知道，这叫电磁兼容（EMC）。就这样，混沌的度过了一年，学会了Protel、C51、单片机，以及肤浅地了解一些提高设备抗干扰性能的方法。

二、EMC实验之路：毕业一年后，我跳槽到深圳一家从事铁路信号设备开发的上市公司，担任硬件工程师。虽然硬件或单片机技术不怎么样，但是特别听话，领导经常安排我去做一些研发方面的测试工作，譬如振动实验、环境实验、功能测试、EMC试验。当我发现，EMC实验（如ESD、EFT、Surge）能够模拟现场电磁干扰，引起设备功能下降（譬如复位、死机、误动作）时，十分惊奇与震动。由于是铁路信号设备，EMC涉及到其在现场是否能够可靠地运行，因此领导非常重视这类实验，已于2007年开始陆续购买ESD枪、EFT、Surge发生器等。但实话说来，当时公司根本没有EMC设计经验或EMC工程师，都是硬件工程师兼 职， 为了EMS整改成功，我们看了不少书，其中最有帮助的就算郑军奇老师所编的《EMC 电磁兼容设计与测试案例分析》、《电子产品设计EMC风险评估》。这两本书的特点是，实战性强，理论要求不深，非常有利于入门。虽然，我认识EMC实验不久，但凭这两本书学习，居然让我将某个设备的EMC（EFT、Surge、ESD）整改通过。虽然只是在开关电源输入级加军用滤波器、在CPU的复位电路上加一个滤波电容，但是前后折腾了近2个月。通过两个月的学习，我逐步明白了EMS实验是怎样操作的，产品要遵守什么样的EMC标准。-----当然，那时的压力是很大的，EMC知识学习也是很快的。 

三、现场抗干扰问题的处理：由于什么也不精通，但做事特别积极，而且又认话，领导经常性地派我去处理一些铁路设备电磁干扰的问题（这种出差的活，一般有资历的员工是不愿意去的）。也许是近两年的抗干扰，以及EMC实验的经验积累，居然被我成功地处理了几个铁路信号设备抗干扰性能差的问题（譬如信号线缆屏蔽层接地），因此，在公司内部，EMC专家的名声鹊起。此阶段，有一本书叫《电磁兼容技术(屏蔽滤波接地浪涌工程应用)》周志敏//纪爱华 编 ，给我的帮助很大，它描述的是EMC知识怎么在工程中应用。 

四、EMC整改之路：由于EMC实验整改、设备现场抗干扰问题处理等经验的积累，加上对电磁兼容测试设备与标准内容的了解，我逐步走上了一条电子产品EMC测试整改之路，2010年公司的3米暗室建立，给我的EMC技术之路帮助极大。在近十几个铁路、民用、军品产品的EMC整改过程中，我积累了大量的经验，在混沌中思考，产品到底怎样接地、滤波，以及PCB板到底怎样设计。此时，这些资料给予了我很大的帮助《华为--PCB板的EMC设计》、《PCB-Layout-EMC技术简介》，以及杨继深老师的《电磁兼容技术之产品研发与认证》，和钱振宇老师的《开关电源的电磁兼容设计》。通过上述的整改与理论学习，我懂得了怎样将EMC理论与经验应用到实际的产品整改中，EMC整改基本上可以做到“手到病除”，一般产品2天左右就能解决（此时，屏蔽、滤波、接地等技术已熟记于心。） 此外，开关电源原理、接口电路特性（USB、RS232）也极为了解。此时，已完全成为公司EMC方面的领导者，当然，工资也翻倍了。

五、EMC设计之路 由于公司长期困扰于现场抗干扰问题、以及EMC认证困难，公司决定，将接口电路EMC设计，譬如USB、RS232、CAN、RS485、复位电路、开关电源滤波电路、铁路传感器防护与滤波电路等，进行模块化设计或标准化设计。于是我承担了这个重担。刚开始，找一些EMC专业公司（譬如深圳的XX公司），让他们提供电路原理图，帮我们设计电路，甚至请他们的首库EMC专家给我们培训（据说一天要花两万）。可后来发现，他们的电路根本不过关，譬如USB电路按他们的标准设计了，可ESD还是通过不了铁标三级/A性能。惊骇之余，我们发现原因如下：A）他们是推销EMC器件的，当然会添加多余的器件：譬如以太网如果是隔离变压器，就没有必要加放电管，将对PG的电容改为Y电容或耐高压电容即可。B）他们工程师的实战经验不行，由于他们是讲师，主要是讲解一些简单的理论，譬如EMC三要素，但缺少EMC整改、大型设备EMC设计方面的经验。经过又一年的折腾，我们终于成熟了：知道怎样使用防护器件、了解各种防护器件或滤波器件的特性，以及PCB板的EMC设计。此时，我们设计出来的电路板，不仅成本低、器件少、而且EMC一次性通过的概率最高。譬如，别人提供的开关电源（如铭纬或中远通），一般带负载是不能通过EMC实验，我们加几个低成本的器件，就可容易的通过EMC四级/A性能 此阶段，对我们帮助比较大的主要是供应商提供的器件资料，以及实验或现场运行中验证了的器件特性，譬如放电管弧光放电后的残余为30~40V（用高压探头测得）、现场设备运行时压敏电阻容易炸裂、不同类型的磁环夹在信号线缆上能降低多少db，以及屏蔽线缆什么接地、机箱怎样屏蔽等。

六、EMC引导实践之路：随着近五年的EMC经验积累之路，我已逐步地领悟到，EMC是影响电子产品可靠运行最大的影响因素，但不是唯一的。毕竟，EMC实验只是模拟现场的干扰，但现场的干扰千差万别：

1）现场电磁干扰强度、频率与实验室的不一样，EMC实验检验设备的现场抗干扰性能的方法，不完全科学；

2）现场的接地，没有实验室好，不太可能提供“0”电位的参考地； 

3）现场设备较多，相互干扰的机会很大。

4）安全、环境、振动等实验也影响现场设备运行的可靠性，譬如一台设备能够通过EMC严格的测试，但在现场运行时也会死机或复位。一台设备的可靠运行，涉及到的问题太多，就抗干扰而言，就有原理图、PCB、结构、工艺、生产、现场安装等。我们做EMC设计或测试的最终目的，是给客户提高在现场可靠运行的设备。此时的我，更需要有可靠性系统设计知识，譬如学习电磁场与天线、信号完整性、电源完整性、可靠性设计等基础理论知识，以及现场的电磁干扰特性，并将应用于实际产品的开发中。（1）信号设备防雷，主要是防止感受雷击，或第三级防雷，它不是直接防雷，因此，叫Surge. --如果雷电直接击在咱们设备上，肯定是会损坏的。防雷，一般在无人值守机房上加防雷针，对墙壁进行电磁屏蔽。（2）对铁路地面信号设备而言，它不需要进行安规认证（耐压、绝缘强度、漏电流、绝缘电阻等测试），因此，可在电源线、信号线上并联一些压敏电阻、放电管、TVS等防护器件，将Surge能量泄放或吸收掉，因此，地面信号设备的Surge 比较好过。（3）对铁路车载设备而言，由于要进行安规认证，压敏电阻、放电管的使用受到了限制，此外，为了避免参考地变化频繁到设备运行不利的影响，电路板的GND与机壳一般不直接相连，因此，Surge比较难过。
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