一.背景與問(wèn)題分析

機(jī)械手臂是由履行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、操控系統(tǒng)等幾大部分組成，是靠伺服模塊和運(yùn)算基板來(lái)傳輸數(shù)據(jù)相位等參數(shù)，以控制伺服電機(jī)來(lái)完成各種復(fù)雜動(dòng)作。

目前，隨著自動(dòng)化機(jī)械手臂工藝多樣化，功能逐步提升，它的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，但是隨之而來(lái)的EMI問(wèn)題也逐步顯現(xiàn)出來(lái),產(chǎn)品中多個(gè)功模塊都會(huì)產(chǎn)生極強(qiáng)的電磁輻射，比如高功率的供電系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)板繼電器通斷切換產(chǎn)生的脈沖雜訊，還有伺服器本身單體EMI不合格而產(chǎn)生的耦合效應(yīng)，等諸多因素，都會(huì)造成產(chǎn)品最終EMI檢測(cè)不合格。

二．整改前

三. 整改措施

根據(jù)以上的分析確定以下改善對(duì)策：

1, 從板級(jí)進(jìn)行改善， 降低主板上的電磁輻射。

主板分析：使用 ES-67 診斷分析儀進(jìn)行板級(jí)的近場(chǎng)測(cè)試分析，

首先,用設(shè)備的近場(chǎng)探頭定位到主板各個(gè)區(qū)域，進(jìn)行主板全方位近場(chǎng)掃描，數(shù)據(jù)顯示 30MHz~60MHz 頻率段較高;

然后，通過(guò) ES-67 的智能分析軟件，診斷定位這個(gè)頻率段的主板區(qū)域位置，以下智能分析的圖形顯示，問(wèn)題的根源在電源與數(shù)據(jù)信號(hào)的輸入/輸出端口區(qū)域(如下圖紅色區(qū)域);

這幾個(gè)端口診斷出輻射偏高，而端口的連接線材直接延伸到屏蔽箱體之外，完全暴露在空間, 形成天線效應(yīng)。

由此，我們就診斷出雜訊的源頭與傳輸路徑，下一步就是確定改善方案了。

對(duì)策 1: 對(duì)主板 24V/3.3V，等電源輸出端口(如下圖端口位置)進(jìn)行 L/C 濾波處理，對(duì)板上數(shù)據(jù)控制端口增加電容濾波，(根據(jù)數(shù)據(jù)頻率點(diǎn)，選擇器件規(guī)格，L 選擇貼片F(xiàn)ERRITE BEAD300 歐姆, C 選擇貼片300pf/50V 左右。

在增加 FERRITE BEAD 同時(shí)增加電容下地濾波。

對(duì)策 2:對(duì)晶振時(shí)鐘信號(hào)地進(jìn)行切割，讓晶振地在最短路徑回到，IC 地，盡量保證不串?dāng)_到其它區(qū)域。

2 ，優(yōu)化各類線材。

  機(jī)器內(nèi)部和外部的連接線材種類繁多，有些接地不良，有些屏蔽不到位，有些走線，方式錯(cuò)誤，等等問(wèn)題導(dǎo)致相互干擾。

  經(jīng)分析做以下幾方面的改善：

  對(duì)策1：增加屏蔽線的接地鎖付端子，讓屏蔽層與數(shù)據(jù)地就近連接，形成最短回流路徑。

對(duì)策2 ：改善線材端子的接地方式。

  線材屏蔽層與端子之間，由之前的端點(diǎn)連接改為 360o金屬環(huán)焊連接，可以最大 程度防止 clock 信號(hào)或 D+/D-差分共模雜訊發(fā)散。

 對(duì)策3：優(yōu)化線材長(zhǎng)度與走線方式。

      所有線材減短到最合理的需求長(zhǎng)度，線材越長(zhǎng)，增加耦合干擾的機(jī)會(huì)越大。

合理布局走線方式，所有走線避開(kāi)干擾源周邊，電源走線和信號(hào)走線分開(kāi)固定。

 對(duì)策4：對(duì)部分線材增加濾波器與磁環(huán)處理。

     有些及時(shí)增加了 EMI 對(duì)策之后的線材，仍無(wú)法完全消除雜訊，需要對(duì)伺服器的

連接線和導(dǎo)軌外部線材增加磁環(huán)處理，磁環(huán)的位置需經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試調(diào)試。

       

 對(duì)策5：加強(qiáng)機(jī)箱屏蔽，增加密封性。

     電源屏蔽機(jī)箱內(nèi)的電源部分，雖然增加了濾波器，起到了很大的作用，但由于機(jī)箱

屏蔽效能不好，極大地降低了濾波器的功效，于是對(duì)機(jī)箱的開(kāi)合縫隙的尺寸重新優(yōu)化，縫隙

降低到 0.5mm 以內(nèi)。

四．整改后

五：總結(jié)與建議

當(dāng)我們對(duì)一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行EMI分析時(shí)，首先要從板級(jí)入手，評(píng)估PCBA是否依照EMC設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行線路/器件的布局，雖然從板級(jí)入手可能會(huì)花費(fèi)更多的時(shí)間和精力，但這是成本最低，也是最適合批量生產(chǎn)的對(duì)策方案。

其次產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，線材等周邊布局要合理，這些區(qū)域是容易導(dǎo)致EMI輻射發(fā)散的重點(diǎn)地方，整體走線合理（如高速數(shù)位信號(hào)線和模擬信號(hào)線分開(kāi)，電源線和數(shù)據(jù)線分開(kāi)，帶有嚴(yán)重串?dāng)_電磁雜訊的線材和其它線材分開(kāi)，等等）。

其實(shí)EMI問(wèn)題并不難解決，也并不是一定要增加很多成本，只要從板級(jí)問(wèn)題出發(fā)，再注意周邊/結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，就可以很順利的解決EMI問(wèn)題。