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電磁兼容(EMC)設計如何融入產品研發流程

發布時間:2017-07-13 09:02:46瀏覽次數:303


1、業界面臨挑戰

  如何使自己的產品滿足相應市場中電磁兼容(EMC)標準要求,從而快速低成本的取得相關認證,順利的進入目標市場?這是每一個向國際化轉型公司研發都會面臨的問題與困惑,各個企業產品研發部門面臨著巨大挑戰。



根據我們對業界大多電子企業的了解,目前企業在EMC設計方面的現狀是:“三個沒有”――產品工程師沒有掌握EMC設計方法、企業沒有產品EMC設計流程、企業沒有具體明確EMC責任人。主要表現在:

  由于國內研發工程師大多沒有接受系統的全面的EMC培訓經歷,更沒有電磁兼容產品的相關設計經驗!遇到產品EMC設計問題不知如何解決?所以我們經常看到有相當一部分產品工程師整天在整改產品,但往往不得其法,沒有思路!

  企業內部沒有一套針對EMC設計流程,EMC性能設計的好壞完全取決于個別產品開發人員的素質和經驗,使得公司開發出來的產品電磁兼容性能沒有一致性的保證,通常都會在某個環節出現問題,導致產品多數在后期不能順利的通過測試與認證,影響了產品的上市進度。根據我們初步調查,全國90%以上的電子企業沒有一套EMC設計、驗證流程。

  企業沒有一套對EMC性能負責的責任體系,沒有專職的EMC設計工程師。因為EMC涉及整個產品的各個環節,整個公司沒有明確的責任人,也就沒有足夠的關注,同時也不能協調整個產品各部分相關共同對產品最終EMC性能負責!目前業界具有EMC設計的工程師很少,而企業里面有專職進行EMC設計崗位的就更少!

  2、業界面臨問題

  一個產品的設計主要經歷總體規格方案設計、詳細設計、原理圖設計、PCB設計、產品結構試裝、摸底預測試、認證幾個階段。目前業界很多公司都是在前期設計階段沒有考慮EMC方面問題,往往是在在產品樣機出來再進行EMC摸底測試,如果這時測試通過,則是比較幸運的。但很不幸的是,大多數情況下是不能測試通過的,這時出了問題進行整改并需要對產品重新設計,常常會要進行較大改動。

  這個階段產品電磁兼容出現問題原因比較多,如果是因為屏蔽問題往往會涉及結構模具改動,如果因為接口濾波問題就會對產品原理圖進行改動,同時導致PCB的重新設計,還有可能會因為系統接地問題,那就會對整個產品系統重新做調整,重新設計。深圳有一家著名的儀器企業某款產品由于電磁兼容問題整改導致產品延遲海外上市一年,同時研發費用增加五十萬元人民幣!

  這種通過研發后期測試發現問題然后再對產品進行的測試修補法業界比較常見,但往往會導致企業產品不能及時取得認證而上市,因此也是目前很多走向國際市場公司研發部門所面臨的困惑。出現這種現狀的根本原因是:沒有把EMC問題在產品設計前期解決!

  3、系統流程法(System Flow Method)

  產品工程師可以通過短期的培訓以及通過積累經驗基本掌握EMC設計的方法,但對于一個企業來講,目前迫切的是建立一套規范的EMC設計流程,把電磁兼容要求融入產品設計中去,這樣才能保證企業大多產品經過這樣的流程順利通過測試認證。如果能從設計流程的早期階段就導入正確EMC設計策略,同時研發工程師掌握正確的EMC設計方法,從產品設計源頭解決EMC問題,將可以減少許多不必要的人力及研發成本,縮短產品上市周期。

  業界很多專家對于產品EMC設計主要從技術點來講,如屏蔽、濾波、接地、PCB設計等層面,但對于一個企業來講,這些都是一些技術知識點,理論描述,關鍵是如何在我們企業的研發流程中如何實施,同時如何把電磁兼容知識與我們產品設計結合,形成針對企業產品可操做的規范與CHECKLIST(檢查控制表)?那么如何把EMC設計融入研發設計流程,我們根據國內外著名公司的EMC設計流程整理總結出一套先進的流程,我們稱之為:系統流程法(System Flow Method)系統流程法,即主要在研發流程中融入EMC設計理念,在產品設計的各個階段進行EMC設計控制,把可能出現的EMC問題在研發前期進行考慮;設計過程中主要從產品的電路(原理圖、PCB設計),結構與電纜,電源模塊,接地等方面系統考慮EMC問題,針對可能出現EMC問題進行前期充分考慮,從而確保產品樣品出來后能夠一次性通過測試與認證!
4、系統流程法簡介

  系統流程法就是在產品設計的研發階段,從流程上進行設計控制,確保EMC的設計理念,設計手段在各個階段得以相應的實施,另外EMC設計從產品的系統角度進行考慮,而不是單純的某個局部,只有這樣才能保證產品最終的EMC性能。

  每個公司應該建立一套EMC設計控制流程,同時支撐這個流程的需要相應的EMC設計規范以及EMC設計查檢表,確保產品在研發過程各個階段,都能進行EMC設計控制。

  系統流程法具體各個階段工作內容如下:

  產品總體方案設計

  在總體方案設計階段要求對產品的總體規格進行EMC設計考慮,主要涉及產品銷售的目標市場,以及需要滿足的標準法規要求,同時注意后續潛在目標市場的EMC標準和法規的要求。基于以上對產品的EMC標準法規的要求提出產品的總體EMC設計框圖,并詳細制定產品EMC設計總體方案,如系統的屏蔽如何設計,系統整個電源拓撲基礎上濾波如何設計,產品的接地如何系統考慮等。

  如果一款復雜數據通信產品,產品定位了歐洲與日本市場,這樣就明確產品進入上述市場就必須通過CE與VCCI認證,就要考慮系統整體的結構屏蔽、電源以及信號接口濾波方案,整個系統的接地三個方面,從產品總體方案考慮來達到上述目標市場認證要求。

  這個階段產品研發人員提出EMC總體方案,品質或專門的EMC工程師依據檢查列表進行把關檢查。

  產品詳細方案設計

  在產品詳細方案設計階段主要提出對產品總體硬件EMC設計方案,如:電源接口,信號接口,電纜選型,接口結構設計,連接器選型等提出詳細的EMC設計與選型要求.確保后續實施過程中能夠重點關注注意這些要點。

  如果我們設計一款醫療器械產品,就需要注意內部數字電路模塊與模擬電路模塊的隔離,需要從內部空間考慮數字電路對模擬電路的干擾,同時重點注意內部電纜接口濾波處理。

  這個階段產品硬件設計人員根據已有的規范提出EMC詳細方案,品質或專門的EMC工程師依據檢查列表進行把關檢查。

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