PCB抗扰性准测量标准

PCB工艺技术2020-06-29 10:00:04

该测试的目的主要是验证对因物体或人或装置的接近或接触而产生的静电释放(ESD)的抵抗能力。物体或人的内部能累积达到高于15kv电压的静电电荷。经验表明许多不明原因的故障和损害很可能是ESD引起的。
     通过从ESD模拟器放电到EUT的表面和EUT附近,测试仪器(EUT)来获取ESD的活动。放电的严重水平在由制造商准备的产品标准和EMC测试计划中明确定义。EUT在它所有的操作模态中检查功能故障或干扰。通过/失败的标准必须在EMC测试计划中被定义同时由产品的制造商决定。

PCB抗瞬态导电性(PCB抗瞬态导电性(PCB抗瞬态导电性(PCB抗瞬态导电性(EFT/B)))) IEC 1000-4-4
    该测试的目的主要是验证EUT对可能由感性负载或者接触器产生的快速上升时间的瞬态短持续时间冲击的抵抗能力。这种测试脉冲的快速上升时间和重复的本质导致了这些尖峰信号容易穿透EUT的电路并可能干扰EUT的操作。瞬态直接作用于总电源和信号线的电容率。
    在其他的PCB抗扰性测试中,应当使用一般操作的配置,按照通过/失败的标准对EUT进行监视。

    PCB抗电磁场辐射性PCB抗电磁场辐射性PCB抗电磁场辐射性PCB抗电磁场辐射性 EC 1000-4-3
    该测试的目的主要是验证产品对收音机,无线电收发机,移动GSM/AMPS的电话,和各种不同的来自工业电磁源产生的电磁场的PCB抗干扰能力。假如系统没有屏蔽,电磁场辐射能够耦合在接口电缆上并通过该传导路径进入电路;或者它能直接耦合道印制电路的接线处。
    当射频电磁场的幅度足够大的话,感应电压和解调载波能影响装置的正常操作。

    PCB抗幅射性测试的运行
    这个测试的运行通常是最长的和最困难的,需要非常昂贵的仪器和相当的经验。相较其他的PCB抗扰性测试,必须将由制造商定义的成功/失败标准和书面的测试计划送到测试室。在把EUT送入辐射场时,EUT必须设置在正常的操作和最敏感的模态中。

    当EUT暴露在频率超过要求的80MHz到1GHz频率范围的分级干扰场内时,测试房间内必须建立正常操作。某些PCB抗干扰标准从27MHz开始。
    严重等级
    该标准通常对PCB抗扰性水平有1V/m,3V/m或10V/m的要求。然而设备的规格也许在特定的“问题(干涉)频率”上有它们自己的要求。产品的PCB抗辐射电平如何才适当是制造商的兴趣所在。

    统一现场要求
    新的PCB抗扰性标准EN50082-1:1997引用了IEC/EN61000-4-3。IEC/EN61000-4-3要求在测试样本的基础上建立一个统一的测试环境。该测试环境是在一个由铁氧体吸收器构成的瓦排列的无回声房间内实现的,铁氧体瓦用于阻碍反射和共振以便能够在室内建立一个统一的测试现场。这克服了在传统的无衬里房间那由于反射和场梯度引起的突然和经常性的不可重复的测试错误。(半无回声房间也是一个对要求精确的室内非正常环境的辐射散发进行测量的理想环境)。

    半无回声房间的建造在半无回声的房间的墙壁和天花板上应当安排RF吸收器。力学和RF的设计规格应当适应排列在房间屋顶的重的铁氧体砖。铁氧体砖处在电介质材料上并附着于房间的顶面。在没有衬里的房间内,金属表面的反射将导致共振和驻波,驻波会在测试空间的强度上产生波峰和波谷。在通常的无衬里房间内场梯度可达20到40dB,而且这将导致测试样品看来在非常低的场中的突然失效。房间的共振造成很低的测试重复性和高几率的“过测试”。(这也许会造成产品的过设计)新的现场同种要求的PCB抗干扰标准IEC1000-4-3弥补了这些严重的缺陷。

    生成测试现场的硬件和软件要求
    高功率的宽带RF放大器被用于驱动频率范围超过26MHz到2GHz的宽带发射天线,这个天线距离被测试的设备3米远。在软件的控制下全自动地测试和标定都达到最好运行,为测试和对所有关键参数,比如扫描速率,频率暂停时间,调制和场强等的全控制提供了更大的灵活性。软件钩子允许对监视和对EUT的功能性的刺激的同步。在实际测试中需要交互功能,以实现EMC测试软件和EUT参数的实时更改。这种用户存取特性允许快速记录所有的数据,以便有效的评估和分EUT的EMC性能。

    金字塔吸收器传统的金字塔(圆锥)吸收器是有效的,然而金字塔尺寸的巨大使得它无法用于测试房间内小的可用空间。对80MHz的较低频率,金字塔吸收器的长度应该委100cm,而若要操作更低的26MHz频率,金字塔吸收器的长度应该超过2m。金字塔吸收器同样有缺点,它们易碎,容易因为碰撞而被破坏,而且易燃。在房间的地面上使用这些吸收器也是不实际的。因为金字塔吸收器的发热,大于200V/m的场强持续超过一段时间后将造成火灾的高风险。
    铁氧体瓦吸收器

    铁氧体瓦是空间有效的,然而它们在房间的屋顶,墙壁和门上增加了明显的重量,因此房间的力学结构变得非常重要。它们在低频率时能有效的工作,但是当频率高于1GHz时,它们的工作变的相对低效。铁氧体瓦非常密实(100mm×100mm×6mm厚)并能够承受超过1000V/m的场强而没有火灾的危险。

    PCB抗辐射性测试中的困难
    由于用来操作EUT的辅助设备提供刺激信号以监视它自身的表现,使得它自身必须是对该敏感场是PCB抗干扰的,这是运行辐射敏感性测试的固有困难。这经常会带来许多困难,特别是在辅助设备比较复杂,需要很多经过穿孔而贯穿已经屏蔽好的测试房间的连接到EUT的线缆和接口。所有穿越测试房间的线缆都必须予以屏蔽,而且/或者滤除以使测试场对它们是屏蔽的,这样可以避免降低测试房间的屏蔽性能。对测试房间屏蔽性能的折衷将造成测试场无意泄漏到周围环境中,这有可能对使用频谱者造成干扰。使用数据或者信号线的RF滤波器并不总是可行的,比如在数据非常多或者使用了高速的数据链路的时候。