EMC设计技术的发展与现状

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EMC设计是在产品设计过程中，利用一定的设计技巧和额外的技术手段使产品的EMC性能（包括产品的抗干扰能力和产品的骚扰水平）提高，并能在一定环境中，按照产品的设计期望正常运行。EMC设计不能像硬件电路设计，结构设计，软件设计等设计活动可以单独存在，它是依附于产品其它的产品设计活动中的一种特殊的活动。如果暂时把通过EMC测试作为短期工程目标的话，那么对EMC设计活动进行分类，那么主要包括：
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7 ?4 D' f5 R( C（1）、产品的EMC标准和需求分析；
（2）、产品机械结构构架的EMC设计，包括电缆部分的设计；
8 d6 ^3 k/ U8 m; z' x2 b4 y（3）、电路原理图的EMC设计；
, o+ ~! B9 o- d（4）、PCB的EMC设计；  M7 b3 O1 `% M8 x# [: n4 @9 R
（5）、EMC测试过程中出现问题的改进。
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  c$ n0 g) Y( i# ?, B+ o$ b4 B  B" ]EMC设计水平的四个阶段- O2 @) U9 J! J, e% r; D0 l
笔者认为，面向EMC测试通过的EMC设计的境界水平，会经历4个阶段：/ J# c- Y! L6 o9 K7 K9 G
第一阶段：整改阶段
此阶段是产品EMC设计的初级阶段。在这个阶段下，产品的第一轮设计过程中，并不会考虑EMC方面的问题，等到产品功能调试完成，样机出来后进行EMC测试时，才发现EMC问题的存在，于是通过采用各种临时措施使产品通过EMC测试。用这种方法即使产品最终达到了标准规定的EMC要求，常常也会因要进行较大的改动，导致较高的成本。如，因为屏蔽问题往往会涉及结构模具改动，又如，因为接口滤波问题就会对产品原理图进行改动，同时导致PCB的重新设计，还有可能会因为系统接地问题，会对整个产品系统重新做调整，重新设计。深圳有一家著名的仪器企业某款产品由于EMC问题整改导致产品延迟海外上市一年，同时研发费用增加五百万元人民币！这种通过研发后期测试发现问题然后再对产品进行的测试修补的方法，往往会导致企业产品不能及时取得认证而上市。它是目前很多走向国际市场公司研发部门所面临的困惑。整改的概念与企业产品开发流程也不符合。处在这个阶段的企业有个典型的需求就是：成本不想再增加了、产品模具也不能改了、PCB也不想再改板了，但是希望EMC测试能通过。. J3 \/ |4 B3 c9 d% n' v
第二阶段：技术应用阶段% ]6 M0 m% W2 v, _) W
这个阶段，企业一般已经有了一定EMC的技术，并有时还会有专职的EMC工程师负责EMC工作，与其它开发人员一起在产品功能设计的同时考虑EMC问题，如，在产品设计时会考虑滤波、屏蔽、接地等。企业的产品工程师还会通过短期的培训以掌握EMC设计的基本方法，甚至有些企业会将EMC设计与产品开发的流程结合在一起。能从设计流程的早期阶段就导入一定的EMC设计策略，从产品设计源头考虑EMC问题，这与整改阶段使用后期整改的方法来解决产品所有的EMC问题已经有了很大的进步，不但减少许多不必要的人力及研发成本，而且也缩短产品上市周期。但是，处于这个阶段的EMC设计方法，也有很多局限性，具体表现在：
l 参与EMC设计的工程人员掌握了一些EMC设计原理和理论知识，如，他们懂得如何设计滤波器、如何设计屏蔽，如何进行PCB布线布线，如何防止串扰等，但是他们往往缺乏如何结合产品系统的特点，从产品系统机械构构上来考虑EMC问题的能力；# {7 L3 s" ^! {( A4 A
l   设计过程中没有引入风险的意识，也没有风险评估与分析手段，因此不能预测后期会产生后果。知道此方法有好处，但是不知道是否是必不可缺的，也就是说没有量的把握。这种情况下常常会出现“过设计”，导致产品设计成本增加；
# g* [$ S! ~- [9 T6 zl    设计太理论化，而且各个部分的设计相对分散。如，各种EMC性能非常好的模块组合在一起不一定是一个EMC性能很好的系统；1 D0 V$ K6 P' k/ [
l  没有方法论的指导，因此，对于那些可以从多角度可以解释的设计方案，很容易引起争论。; w6 v8 s2 u/ X8 r- r
& A4 j5 C1 e9 u* g' D6 N9 v. m其实，这阶段还是属于技术应用的混浊状态，纵然设计人员已经掌握了“技术”，但是还不能将其转化为简单可行的“方法”，也很难实现一些仿真。目前大多数企业（而且是国内EMC技术比较领先或投入比较多的企业）都处在这个状态中。
6 G/ [& D# @! J1 V9 B第二阶段：方法论阶段9 H% h8 M% E( w& n+ Z; E8 W# R
0 Y- U. J: s$ |% ]" R; p% }, Y将1，2阶段的整改和技术应用上升为一种方法论，将复杂深奥的EMC设计技术转化为简单易懂的方法。通过方法论的系统指导，企业中的工程师可以系统的完成产品的EMC设计，并输出详细、系统的分析报告。分析有利有节，不但有充分的理论依据，而且还紧密与产品的特点结合在一起。如果说上一阶段的EMC设计是从技术本身出发的，那么这个阶段强调产品的本身，并实现技术与产品紧密结合。“产品EMC设计分析方法”是EMC设计技术发展到这个阶段的产物，它看上去似乎脱离的EMC技术本身，实质上与EMC技术是密不可分的，方法论也是建立在各种“零散”技术的基础上的。EMC风险评估技术再一次把方法论上升到了可量化、可标准化的阶段，可操作性和可预见性大大提高。: l0 m" Z: Y! Y4 ^
" m/ k% E+ Z; ^' f& H第四阶段：仿真阶段9 n  z" g  B7 `1 e" I: z
0 k2 ]) N7 q7 j  \8 |7 PEMC测试不是在现有的产品中提取一个数据，而是评判产品在特定场景下产生的结果，因此，EMC测试数据除了与产品本身相关之外，还与EMC场景相关（如，EMC测试布置、EMC实验室参数等）。要想通过仿真预知EMC测试数据，设计人员需要做两个准备工作：第一、在仿真软件中建立EMC测试的场景，即EMC测试建模；第二、对被仿真的产品信息做减法，简单地说就是要把产品信息中那么些不影响EMC结果的信息去掉，把影响EMC结果的有用信息留下（若把所有的产品信息都输入软件，就会导致仿真软件和电脑计算时间过长）。而做到这一次的关键就是掌握如何识别产品中与EMC结果相关的信息。“EMC设计分析方法”和“风险评估技术”是一种可以识别产品中EMC结果相关的信息的方法论。可见，设计人员要很好的运用仿真软件，建立一种符合产品实际情况的模型为产品设计服务，就要用方法论。方法论是仿真的基础和前提条件。它是产品EMC设计技术发展的最高阶段，仿真软件实现了方法论的电脑辅助自动化设计，大大减轻人工的投入，这是EMC设计技术的最高境界。没有方法论的指导，软件仿真犹如失去了“灵魂”躯体，这也是很多企业，在仿真软件上投入了大量的人力、物力和时间，但是没有取得突破性进展的主要原因。
EMC设计水平行业现状
目前大多数企业处于EMC设计技术境界的第一阶段或第二阶段，在EMC设计方面通常有如下状况：  v' ^* M& w" M$ F# L2 w
$ z8 a/ P3 M! e- u1)、由于工程师大多没有接受过系统的全面的EMC培训，更没有产品的EMC相关设计经验，遇到产品EMC设计问题不知如何解决？因此经常会有人看到有相当一部分产品工程师整天在整改产品，但往往不得其法，没有思路，于是这些人成为了“背后看上去很忙的人”；
' g# T6 E! t. l3 D9 J* h9 t2)、企业内部没有一套针对EMC设计的流程或方法，产品EMC性能的好坏也完全取决于个别产品开发工程师的素质和经验，使得公司开发出来的产品EMC性能没有一致性的保证。这种情况下，通常在某个环节出现问题，就会导致产品在后期不能顺利通过测试与认证，影响了产品的上市进度，同时设计成本也很高；. m/ @3 ]- z/ [$ f8 d, O  z' Z
3)、企业没有一套EMC的责任体系，没有专职的EMC专家或设计工程师。EMC涉及整个产品开发的各个环节，整个公司若没有明确的责任人，也就没有足够的关注，同时也不能协调企业中各部门，共同实现对产品最终EMC性能；
4)、由于目前业界的大部分EMC书籍、教学资料、培训太偏向与EMC理论，导致企业中的开发工程师即使学习过很多EMC知识，如滤波、接地、屏蔽等原理，但是面对实际的产品，往往难以下手。
总结：% G3 q2 t/ k- @" [: @

• “产品EMC设计分析方法”就是一种实用的方法，可以指导开发人员避免产品设计过程中的EMC问题，它将设计技术应用转化为方法论，“EMC风险评估技术”更是“产品EMC设计分析方法”的标准化升华。
• 用EMC设计方法论武装的研发团队，将会使研发变得更为高效、低成本，研发出的产品也将更高质量、更有竞争力、更高EMC性能。
• 产品EMC设计分析方法的应用与风险评估技术的实现与企业的管理有非常大的关系。技术与方法嵌入在产品的研发流程中，需要定义各方面工程人员的职责，明确各阶段的工作任务与输出。
• 企业应该积极引入具有实践意义的EMC设计方法论，指导和评估研发过程中的方案，实现EMC风险可控。将产品EMC设计分析方法和产品EMC风险评估技术嵌入在企业的研发流程中。