EMC設(shè)計(jì)是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中,利用一定的設(shè)計(jì)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(jì)期望正常運(yùn)行。EMC設(shè)計(jì)不能像硬件電路設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),軟件設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)活動(dòng)可以單獨(dú)存在,它是依附于產(chǎn)品其它的產(chǎn)品設(shè)計(jì)活動(dòng)中的一種特殊的活動(dòng)。如果暫時(shí)把通過(guò)EMC測(cè)試作為短期工程目標(biāo)的話,那么對(duì)EMC設(shè)計(jì)活動(dòng)進(jìn)行分類,那么主要包括:
(1)、產(chǎn)品的EMC標(biāo)準(zhǔn)和需求分析;
(2)、產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)架的EMC設(shè)計(jì),包括電纜部分的設(shè)計(jì);
(3)、電路原理圖的EMC設(shè)計(jì);
(4)、PCB的EMC設(shè)計(jì);
(5)、EMC測(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的改進(jìn)。
EMC設(shè)計(jì)水平的四個(gè)階段
筆者認(rèn)為,面向EMC測(cè)試通過(guò)的EMC設(shè)計(jì)的境界水平,會(huì)經(jīng)歷4個(gè)階段:
第一階段:整改階段
此階段是產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)的初級(jí)階段。在這個(gè)階段下,產(chǎn)品的第一輪設(shè)計(jì)過(guò)程中,并不會(huì)考慮EMC方面的問(wèn)題,等到產(chǎn)品功能調(diào)試完成,樣機(jī)出來(lái)后進(jìn)行EMC測(cè)試時(shí),才發(fā)現(xiàn)EMC問(wèn)題的存在,于是通過(guò)采用各種臨時(shí)措施使產(chǎn)品通過(guò)EMC測(cè)試。用這種方法即使產(chǎn)品最終達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的EMC要求,常常也會(huì)因要進(jìn)行較大的改動(dòng),導(dǎo)致較高的成本。如,因?yàn)槠帘螁?wèn)題往往會(huì)涉及結(jié)構(gòu)模具改動(dòng),又如,因?yàn)榻涌跒V波問(wèn)題就會(huì)對(duì)產(chǎn)品原理圖進(jìn)行改動(dòng),同時(shí)導(dǎo)致PCB的重新設(shè)計(jì),還有可能會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)接地問(wèn)題,會(huì)對(duì)整個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)重新做調(diào)整,重新設(shè)計(jì)。深圳有一家著名的儀器企業(yè)某款產(chǎn)品由于EMC問(wèn)題整改導(dǎo)致產(chǎn)品延遲海外上市一年,同時(shí)研發(fā)費(fèi)用增加五百萬(wàn)元人民幣!這種通過(guò)研發(fā)后期測(cè)試發(fā)現(xiàn)問(wèn)題然后再對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行的測(cè)試修補(bǔ)的方法,往往會(huì)導(dǎo)致企業(yè)產(chǎn)品不能及時(shí)取得認(rèn)證而上市。它是目前很多走向國(guó)際市場(chǎng)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(kāi)發(fā)流程也不符合。處在這個(gè)階段的企業(yè)有個(gè)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(cè)試能通過(guò)。
第二階段:技術(shù)應(yīng)用階段
這個(gè)階段,企業(yè)一般已經(jīng)有了一定EMC的技術(shù),并有時(shí)還會(huì)有專職的EMC工程師負(fù)責(zé)EMC工作,與其它開(kāi)發(fā)人員一起在產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)的同時(shí)考慮EMC問(wèn)題,如,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)考慮濾波、屏蔽、接地等。企業(yè)的產(chǎn)品工程師還會(huì)通過(guò)短期的培訓(xùn)以掌握EMC設(shè)計(jì)的基本方法,甚至有些企業(yè)會(huì)將EMC設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的流程結(jié)合在一起。能從設(shè)計(jì)流程的早期階段就導(dǎo)入一定的EMC設(shè)計(jì)策略,從產(chǎn)品設(shè)計(jì)源頭考慮EMC問(wèn)題,這與整改階段使用后期整改的方法來(lái)解決產(chǎn)品所有的EMC問(wèn)題已經(jīng)有了很大的進(jìn)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(gè)階段的EMC設(shè)計(jì)方法,也有很多局限性,具體表現(xiàn)在:
l 參與EMC設(shè)計(jì)的工程人員掌握了一些EMC設(shè)計(jì)原理和理論知識(shí),如,他們懂得如何設(shè)計(jì)濾波器、如何設(shè)計(jì)屏蔽,如何進(jìn)行PCB布線布線,如何防止串?dāng)_等,但是他們往往缺乏如何結(jié)合產(chǎn)品系統(tǒng)的特點(diǎn),從產(chǎn)品系統(tǒng)機(jī)械構(gòu)構(gòu)上來(lái)考慮EMC問(wèn)題的能力;
l 設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有引入風(fēng)險(xiǎn)的意識(shí),也沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與分析手段,因此不能預(yù)測(cè)后期會(huì)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(shuō)沒(méi)有量的把握。這種情況下常常會(huì)出現(xiàn)“過(guò)設(shè)計(jì)”,導(dǎo)致產(chǎn)品設(shè)計(jì)成本增加;
l 設(shè)計(jì)太理論化,而且各個(gè)部分的設(shè)計(jì)相對(duì)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(gè)EMC性能很好的系統(tǒng);
l 沒(méi)有方法論的指導(dǎo),因此,對(duì)于那些可以從多角度可以解釋的設(shè)計(jì)方案,很容易引起爭(zhēng)論。
其實(shí),這階段還是屬于技術(shù)應(yīng)用的混濁狀態(tài),縱然設(shè)計(jì)人員已經(jīng)掌握了“技術(shù)”,但是還不能將其轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單可行的“方法”,也很難實(shí)現(xiàn)一些仿真。目前大多數(shù)企業(yè)(而且是國(guó)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(gè)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?yuàn)W的EMC設(shè)計(jì)技術(shù)轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單易懂的方法。通過(guò)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(jì),并輸出詳細(xì)、系統(tǒng)的分析報(bào)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(diǎn)結(jié)合在一起。如果說(shuō)上一階段的EMC設(shè)計(jì)是從技術(shù)本身出發(fā)的,那么這個(gè)階段強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的本身,并實(shí)現(xiàn)技術(shù)與產(chǎn)品緊密結(jié)合。“產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)分析方法”是EMC設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展到這個(gè)階段的產(chǎn)物,它看上去似乎脫離的EMC技術(shù)本身,實(shí)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(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)再一次把方法論上升到了可量化、可標(biāo)準(zhǔn)化的階段,可操作性和可預(yù)見(jiàn)性大大提高。
第四階段:仿真階段
EMC測(cè)試不是在現(xiàn)有的產(chǎn)品中提取一個(gè)數(shù)據(jù),而是評(píng)判產(chǎn)品在特定場(chǎng)景下產(chǎn)生的結(jié)果,因此,EMC測(cè)試數(shù)據(jù)除了與產(chǎn)品本身相關(guān)之外,還與EMC場(chǎng)景相關(guān)(如,EMC測(cè)試布置、EMC實(shí)驗(yàn)室參數(shù)等)。要想通過(guò)仿真預(yù)知EMC測(cè)試數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)人員需要做兩個(gè)準(zhǔn)備工作:第一、在仿真軟件中建立EMC測(cè)試的場(chǎng)景,即EMC測(cè)試建模;第二、對(duì)被仿真的產(chǎn)品信息做減法,簡(jiǎn)單地說(shuō)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(huì)導(dǎo)致仿真軟件和電腦計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng))。而做到這一次的關(guān)鍵就是掌握如何識(shí)別產(chǎn)品中與EMC結(jié)果相關(guān)的信息。“EMC設(shè)計(jì)分析方法”和“風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)”是一種可以識(shí)別產(chǎn)品中EMC結(jié)果相關(guān)的信息的方法論。可見(jiàn),設(shè)計(jì)人員要很好的運(yùn)用仿真軟件,建立一種符合產(chǎn)品實(shí)際情況的模型為產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jì)技術(shù)發(fā)展的最高階段,仿真軟件實(shí)現(xiàn)了方法論的電腦輔助自動(dòng)化設(shè)計(jì),大大減輕人工的投入,這是EMC設(shè)計(jì)技術(shù)的最高境界。沒(méi)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(shí)間,但是沒(méi)有取得突破性進(jìn)展的主要原因。
EMC設(shè)計(jì)水平行業(yè)現(xiàn)狀
目前大多數(shù)企業(yè)處于EMC設(shè)計(jì)技術(shù)境界的第一階段或第二階段,在EMC設(shè)計(jì)方面通常有如下?tīng)顩r:
1)、由于工程師大多沒(méi)有接受過(guò)系統(tǒng)的全面的EMC培訓(xùn),更沒(méi)有產(chǎn)品的EMC相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),遇到產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)問(wèn)題不知如何解決?因此經(jīng)常會(huì)有人看到有相當(dāng)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(méi)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(méi)有一套針對(duì)EMC設(shè)計(jì)的流程或方法,產(chǎn)品EMC性能的好壞也完全取決于個(gè)別產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工程師的素質(zhì)和經(jīng)驗(yàn),使得公司開(kāi)發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品EMC性能沒(méi)有一致性的保證。這種情況下,通常在某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題,就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品在后期不能順利通過(guò)測(cè)試與認(rèn)證,影響了產(chǎn)品的上市進(jìn)度,同時(shí)設(shè)計(jì)成本也很高;
3)、企業(yè)沒(méi)有一套EMC的責(zé)任體系,沒(méi)有專職的EMC專家或設(shè)計(jì)工程師。EMC涉及整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié),整個(gè)公司若沒(méi)有明確的責(zé)任人,也就沒(méi)有足夠的關(guān)注,同時(shí)也不能協(xié)調(diào)企業(yè)中各部門,共同實(shí)現(xiàn)對(duì)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(xué)資料、培訓(xùn)太偏向與EMC理論,導(dǎo)致企業(yè)中的開(kāi)發(fā)工程師即使學(xué)習(xí)過(guò)很多EMC知識(shí),如濾波、接地、屏蔽等原理,但是面對(duì)實(shí)際的產(chǎn)品,往往難以下手。