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EMC系列案例34||咖啡機(jī)傳導(dǎo)與騷擾功率EMI超標(biāo)整改

2020/11/30
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咖啡(英語(yǔ):coffee)是采經(jīng)過(guò)烘焙過(guò)程的咖啡豆(咖啡屬植物的種子)所制作沖泡的飲料??Х仁侨祟?lèi)社會(huì)流行范圍最為廣泛的飲料之一,也是重要經(jīng)濟(jì)作物,其為全球期貨貿(mào)易額度第二高(最高為石油)??Х葮?shù)原產(chǎn)于非洲亞熱帶地區(qū),以及亞洲南部的一些島嶼。那些咖啡樹(shù)從非洲出口至世界各國(guó),現(xiàn)時(shí)那些咖啡樹(shù)種植遍布超過(guò) 70 個(gè)國(guó)家,主要在美洲、東南亞、印度等赤道地區(qū)??Х绕毡榉譃閮煞N:備受推崇的小果咖啡(阿拉比卡)及顆粒較粗和酸味較低而苦味較濃的中果咖啡(羅布斯塔)??Х纫坏┏墒?,就會(huì)經(jīng)過(guò)采摘,加工,烘焙的程序??Х戎锌Х纫?qū)θ梭w有刺激的作用,人們?cè)趯W(xué)習(xí)、閱讀和思考等腦力活動(dòng)時(shí)經(jīng)常用來(lái)提神??Х仁鞘澜缟献盍餍械娘嬃现籟3],它能夠以多種方式制作,如:濃縮咖啡、卡布奇諾、拿鐵咖啡等,通常是作為熱飲,亦也可作為冷飲。在飲用前可計(jì)算估計(jì)咖啡因的攝入量,即可達(dá)到適量的標(biāo)準(zhǔn)。大部分的研究建議,適度飲用咖啡是有益的,甚或有利于健康的成年人。此咖啡機(jī)需要出口歐洲需要做 CE 認(rèn)證,即至少需要滿(mǎn)足 LVD 指令、EMC 指令等。在 EN55014-1:2006 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了騷擾功率與電源端子騷擾電壓限值,即出口歐洲需要符合其中的相關(guān)限值要求。此客戶(hù)在廣州 SGS 做相關(guān)認(rèn)證,EUT 概述咖啡機(jī)有加熱煮咖啡、電動(dòng)抽水、S3F9488MCU 控制屏顯、定時(shí)等控制功能,電源部分采用 VIPer12 芯片負(fù)電源架構(gòu)給電。結(jié)合電路分析,此產(chǎn)品在 EMI 部分主要有 VIPer12 電源芯片的斬波、S3F9488MCU、以及馬達(dá)驅(qū)動(dòng)及本體的騷擾源,從這三個(gè)騷擾源頭進(jìn)行 focus,然后找其可能的騷擾路徑、天線(xiàn)進(jìn)行排查。

Original 原始測(cè)試數(shù)據(jù)波形如下:

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從上述看到主要是傳導(dǎo)前端不合格超標(biāo),騷擾功率的話(huà) 8MHz 諧波不合格超標(biāo)。傳導(dǎo)發(fā)射整改??從測(cè)試數(shù)據(jù)分析,150KHz~1MHz 此波形包絡(luò)前端整體偏高,且有尖峰突出呈諧波態(tài)勢(shì)。應(yīng)該與這個(gè) VIPer12 電源芯片內(nèi)部工作主頻與外部電感能量變換產(chǎn)生的騷擾。所以,估計(jì)此 EMI 噪聲其差模分量占據(jù)大部分,且呈現(xiàn)為 L、N 回路。所以,在添加整改方案,在嘗試不同思維考量的時(shí)候,添加 EMI 器件主要朝著差模電感、X 電容、磁珠方面去努力。騷擾功率整改 ?從測(cè)試數(shù)據(jù)分析,主要是 8MHz 的諧波騷擾,據(jù)此類(lèi)波形形態(tài)分析可以很確認(rèn)是 MCU 以及顯示屏、按鍵部分驅(qū)動(dòng)等信號(hào)竄入到電源,遂經(jīng)電源線(xiàn)出來(lái)。所以,在整改此類(lèi)騷擾功率問(wèn)題的時(shí)候,可以從 MCU 的晶振、CLK、PWM、顯示屏等數(shù)字信號(hào)及相鄰的 PCBtrace、附近的線(xiàn)纜可能出現(xiàn)的直接、或間接的傳導(dǎo)、近場(chǎng)耦合。整改方案如下 ?1. 傳導(dǎo)整改方案參閱如下實(shí)物圖片與 PCB 圖。

2. 騷擾功率整改方案如下圖:

在添加原始的 EMIsolution 后,再在 CR1 晶閘管的 G 控制級(jí)近 GND 添加添加一顆 0.1uf 電容,徹底解決咖啡機(jī)馬達(dá)誤動(dòng)作的問(wèn)題。至此,此咖啡機(jī) EMI 整改徹底完成。如下圖:

添加整改方案后測(cè)試數(shù)據(jù)波形如下:

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——本案例來(lái)源于深圳市阿賽姆科技有限公司(https://emc.asim-emc.com/)

EMC 寄語(yǔ):隨著時(shí)代的發(fā)展,越來(lái)越多的電子、電氣設(shè)備或系統(tǒng)產(chǎn)品都需要進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè),其中 EMC 測(cè)試是必備的檢驗(yàn)檢測(cè)指標(biāo)之一。但 EMC 測(cè)試項(xiàng)目費(fèi)用較貴,EMC 實(shí)驗(yàn)室造價(jià)昂貴,絕大部分測(cè)量設(shè)備又需要采用進(jìn)口設(shè)備,導(dǎo)致很少檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)有能力建造 EMC 實(shí)驗(yàn)室。產(chǎn)品的 EMC 性能是設(shè)計(jì)階段賦予的,一般電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)如果不考慮 EMC 因素,就會(huì)很容易導(dǎo)致 EMC 測(cè)試失敗,以致不能通過(guò)相關(guān) EMC 法規(guī)的測(cè)試或認(rèn)證。例如,產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)工程師們根據(jù)需求,設(shè)計(jì)出效果良好的濾波電路,置入產(chǎn)品 I/O(輸入 / 輸出)接口的前級(jí),可使因傳導(dǎo)而進(jìn)入系統(tǒng)的干擾噪聲消除在電路系統(tǒng)的入口處;設(shè)計(jì)出隔離電路(如變壓器隔離和光電隔離等)解決通過(guò)電源線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)和地線(xiàn)進(jìn)入電路的傳導(dǎo)干擾,同時(shí)阻止因公共阻抗、長(zhǎng)線(xiàn)傳輸而引起的干擾;設(shè)計(jì)出能量吸收回路,從而減少電路、器件吸收的噪聲能量;通過(guò)選擇元器件和合理安排的電路系統(tǒng),使干擾的影響減少。

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