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說說我經歷的性能試驗和EMC試驗及安規(guī)

 知芯世界 2020-10-28

前言   
      其實寫這個帖子,我一開始不知道該怎么入手。自己也不是什么emc大牛。寫的時候堆一堆的專業(yè)名詞,或者名詞解釋吧,感覺跟從資料上面照抄照搬概念沒有什么區(qū)別。所以有些EMC概念問題,我就在這個帖子中不做過多的說明了。
       其次,我是做醫(yī)療電子的,做的產品是有關體外診斷的,產品名稱暫不說明,產品是DC12V輸入的,使用電源適配器。因為我們產品在中興的時候,我們已經摸過底了。說句題外話,摸底是要掏錢的。在摸底的過程中,我也是看了一些資料,而且請教了下論壇里的壇友餃神@dragongtr ,也感謝餃神給我提出的建議和思路。
       最后,檢測地點:上海市醫(yī)療器械檢測所。由于檢測所不讓拍照,所以有些項目沒有圖片展示。

兩個“擾”的方向說明:干擾,是“別人”給“你”的;騷擾是“你”給“別人”的。

一、性能試驗(包括環(huán)境試驗)
      先說說,性能試驗。我們機器的性能試驗,從測量指標及檢驗方法上分為:重復性、穩(wěn)定性、線性、準確度、一致性。當然了,我這個地方列舉,并不是說所有的機器的測試指標及經驗方法都是如此。只是我們的機器的功能使然,所以有了這樣的檢驗方法。
     環(huán)境試驗的測試項目:

試驗項目

  

試驗要求

檢測項目

備注

持續(xù)時間(h)

恢復時間(h)

初始

檢驗

中間

檢驗

最終

檢驗

額定工作低溫試驗

1

-—

全項目

2.2.a

電壓:額定值±10%

溫度:10 ℃

試驗時通電

低溫

貯存試驗

4

4

2.2.a

溫度:-40 ℃

試驗后通電

額定工作高溫試驗

1

2.2.a

2.2.a

電壓:額定值±10%

溫度:30 ℃

試驗時通電

運行試驗

4

2.2.a

電壓:額定值±10%

溫度:30 ℃

試驗時通電

高溫

貯存試驗

4

2

2.2.a

溫度:55 ℃

試驗后通電

額定工作濕熱試驗

4

2.2.a

溫度:30 ℃

濕度:70%

試驗時通電

濕熱

貯存試驗

48

24

2.2.a

溫度:40 ℃

濕度:93%

試驗后通電

振動試驗

全項目

試驗后通電

碰撞試驗

全項目

試驗后通電

這里的2.2a就是我上面提到的重復性,也就是每個項目測試完成后,都要機器跑一邊,以確定測試值是否正確(因為我們機器帶打印機,所以每個環(huán)境試驗的項目完成以后,我們都是打印數(shù)據(jù),保留且粘貼在A4的白紙上。當然數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和計算之類的東西,我不擅長,有其它同事完成。)

這里所謂的全項目,就是重復性、穩(wěn)定性、線性、準確度、一致性全部跑一遍。
說說振動試驗,振動試驗就是在一個如下的臺子上振動,這個振動聲音很大,耳朵受不了。。。
負責這個試驗的師傅讓我出去,他自己都是帶著那種頭戴式耳機一樣的護具。
 
碰撞試驗的試驗臺和振動試驗的實驗臺差不多:就是在5G的重力加速度下,“碰撞”1000次,基本就是咚---咚---咚,這樣的節(jié)奏。
 
當然了,有些機器在碰撞試驗,完成需要跑運輸試驗。我們機器沒有跑,我問了檢測所老師一些大一些的機器是需要做運輸試驗的。

二、EMC試驗
      有關EMC概念問題,請參考如下本論壇的帖子,我覺得帖子中概念還是解釋的比較詳細的。
電磁兼容整改步驟!(點擊下方閱讀原文查看)
你也可以掌控EMI:EMI基礎及無Y電容手機充電器設計(點擊下方閱讀原文查看)
EMC(電磁兼容性) = EMI(電磁干擾) +  EMS(電磁敏感度)這個公式好多資料中都有體現(xiàn)。
為了更好的理解EMC的測試項目及一些最基礎的概念,我本人強力推薦如下兩本書籍作為參考:


EMC測試指標及測試方法介紹(點擊下方閱讀原文查看)  這個書籍中詳細介紹了,一些測試項目,及判斷測試項目是否通過的條件,而且不少測試
電磁兼容(EMC)測試與整改超級經典(點擊下方閱讀原文查看)  這個書籍中  有些概念等等之類的東西,講的很詳細。

當然了,產品不同,EMC的測試的標準類別也有區(qū)別。(如下的圖片在上面推薦的兩本書中有的)

 

EMC試驗檢測項目:
EMI
1、傳導發(fā)射(也叫作騷擾電壓測試,頻率:150k~30M)---- 這個其實是EMC的重點之一

----->因為我們之前在中興摸底的關注點之一,就是這個項目。因為我們產品使用的是電源適配器(比較貴),所以增加的emc的相關器件都在主板上。摸底的時候已經做過一些整改了,所以這個試驗一把就過了。如下是我們摸底的時候傳導發(fā)射的圖片,是以EN55022 CLASS B 的標準走的(CLASS B是針對CE認證的,國內的是CLASS A)。

去檢測所做實驗的過程中,也遇到其他公司的人也在做這個。好多人都在卡在這個測試項目上在整改。所以,我個人認為如果你的產品要過EMC,這個測試項目是你必須要關注的重點之一。
2、輻射發(fā)射(頻率:30M~1Ghz)----這個其實是EMC的重點之二

 
--->因為我們之前在中興摸底的關注點之二,就是這個項目。摸底的時候已經做過一些整改了,這個整改主要就是準備好銅箔和導電膠帶和導電棉,靜電膠帶就可以了。所以這個試驗一把就過了。如下是我們摸底的時候輻射發(fā)射的圖片,是以EN55022 CLASS A(CLASS B只要在當前基礎上下降10dB就可以了) 。

在中興摸底的時候,已經這個試驗是有個轉盤的,在中興的時候做這個試驗的時候,是轉盤動天線不動。而在檢測所做這個試驗的時候是轉盤也不動,天線動。總之二者的相對位置是一定的,檢測的原理也是一樣的。
這個也是好多產品卡在這里需要整改的試驗。所以,我個人認為如果你的產品要過EMC,這個測試項目是你必須要關注的重點之二。

3、諧波電流----也屬于EMI。
我感覺基本都是測試的時間有點長。

4、電壓波動和閃爍----屬于EMI
關于這個的詳細概念及原理,在我推薦的第一本書中有詳細說明,不做描述了。
5、電快速瞬變脈沖群----屬于EMS
關于這個的詳細概念及原理,在我推薦的第一本書中有詳細說明,不做描述了。
6、射頻電磁場輻射(80M~2.5G頻率的干擾,據(jù)說也被叫做半電波暗室)---屬于EMS

 

7、浪涌----(因為是電源適配器,然后轉DC12V輸入,所以試驗就是比較花費時間)
8、電壓跌落以及工頻磁場--(工頻磁場這個就是一個很大的感應線圈。)大概的實物測試跟如下的圖片比較相近,就是將機器放入感應大的感應線圈中:

9、射頻感應的傳導騷擾(150K~80MHZ)--屬于EMS。
我這個試驗就是針對電源適配器的AC線接入干擾信號發(fā)神器,測試;
然后DC線接入干擾信號發(fā)神器,測試。測試圖片如下,測試儀器的銘牌這些的我都有處理。
 
 
10、ESD(靜電放電試驗)---屬于EMS
 
大概的試驗場地跟下面這個圖片差不多:


---->說說我對ESD的看法:今天有個網友說能不能拿著ESD的那個靜電槍對著MCU打。我的回答是:“你是在找死么?”
個人認為ESD的重點不是說你的產品包括結構與電路板能承受多大的靜電的放電電壓,而是說如果有這樣大的靜電的時候,你的設計,包括結構的設計是怎么導入大地,從而消除這些靜電 對板子元件的危害的。所以ESD的重點設計不在于承受,而我個人認為在于想辦法放電。
如下是我在做實驗的時候,打靜電的一個紙檔表格:(分別是±2KV,±4KV,±8KV)
 
其中,“√”號表示在打靜電的時候設備可以正常工作;
“a”表示在打靜電的時候,屏幕輕微閃爍,但是停止打靜電,設備自行恢復;
“b”表示打靜電的時候,功能有出現(xiàn)下降或者失誤,但是停止打靜電,設備自行恢復。

三、安規(guī)試驗
相比以上兩個試驗,安規(guī)的試驗項目不多。
1、功率試驗。就是測試整機功率。
2、接觸電流。就在屏幕上貼上鋁箔,然后接上儀器測試,這個接觸電流基本就是ma還是μA級別的,我忘記了;
3、耐壓測試。就是打耐壓。
4、超溫試驗。因為我們機器中有鋰電池包(18650的電芯),還有步進電機。就說白了,就是如圖的一些檢測線接入機器的各個主板,電池包,步進電機,在機器持續(xù)工作2H后,檢測儀器上會顯示溫度。沒有溫度過高的,都算OK。檢測所老師會記錄數(shù)據(jù)到紙檔表格。
5、電源適配器70度試驗(其實這個名字我是聽檢測所老師說的,因為我們使用的電源適配器,好像就是電源適配器在70度高溫環(huán)境下跑7H)
6、鋰電池的單一故障實驗---這個試驗,我并未參與,是我寄電池樣品給檢測所老師,老師做的試驗。一般的鋰電池包里面都會有PCB的一個電池保護板。
7、應該還有其他試驗。因為我跟老師見過幾次,相互都很有禮貌,說白了檢測所里面的工作人員,我基本都稱為老師。比較尊重人家么,所以其他試驗老師幫我做了。由于時間的關系,我就出差完成會回來了。
8、穿插一個激光功率測試試驗。因為我們機器上用到二維碼掃描器了,所以按照GB7247.1-2012 屬于1類激光產品。其實我們機器上的二維碼發(fā)出的就是紅光,但是老師說這個應該歸類到激光類里面。實測二維碼掃描器在工作的時候功率P=0.20mW,在1類激光產品屬于合格。

---->特別提醒:
1、如果要做安規(guī),我個人強烈建議在一開始關鍵元器件選型的時候,就應該注意供應商的這個產品有沒有過CCC,CE,UL之類的證書;
如果等到做安規(guī)的時候,再去換,那豈不是很麻煩,也來不及?
我舉個例子,像我們步進電機其實供應商是有過CE認證的,但是我們在購買產品的時候就沒有想到要CE的證書。結果在安規(guī)材料的提交的時候,才像供應商要的資料。跟供應商來回之間的溝通之類的其實都是很耗費時間的;
像鋰電池,在這個資料找起來很耗費時間(因為還要為CE認證做準備,所以準備的資料挺多)也是在向檢測所老師提交資料的時候才找供應商要的。你們看到我如下的截圖,就知道有多少資料了。。。。

 

反正就是關鍵元件或者組件,一定要在選型的時候就考慮到這些認證有沒有?認證的證書?還有規(guī)格書等等一大堆的東西。安規(guī)的試驗其實好做,但是資料的提交很麻煩,很麻煩。
2、上面也提到了,提交認證證書,規(guī)格書,關鍵元器件清單,產品說明書等等,這些材料都是需要打印好后 公司(就是使用者的公司)蓋章后,提交給檢測所。
3、還有產品外包裝上,“文件中應包括允許的運輸和貯存環(huán)境條件的規(guī)定,這些規(guī)定應該重現(xiàn)在設備包裝的外面”。
所以需要提交外包裝即就是紙箱上面上規(guī)定運輸條件等等的字樣的圖片。


其實個人認為,emc其實沒有固定的程式,或者固定的整改方法,因為每個機器不同,使用的元件不同,所以難免有固定的程式,我自己認為基本都是見招拆招,即就是什么試驗做不過了,在什么試驗上花功夫找到干擾源,整改就好了。如果有條件,可以考慮對傳導發(fā)射和輻射發(fā)射摸底一下。
準備的材料,其實都差不多吧,銅箔,導電膠帶,靜電膠帶,導電棉,磁環(huán),共模電感,差模電感,穿心電容,還有其他電容等等。

以上,就是我經歷的試驗,也是想記錄一下,以免時間一長,有些東西淡忘了。。。如有講的不合理或者不對之處,還請斧正,感謝。

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