自助终端类产品的EMC测试及相关整改方案

瞿勇 林瑞进

摘要:近年来,自助终端类产品(ATM)被列入了3C强制性认证产品目录中。本文通过介绍自助终端的工作原理,分析其主要的电磁干扰因素,提出一些有效的修改措施,并列举部分整改成功的实例。

关键词:自助终端电磁兼容传导辐射屏蔽滤波

中图分类号:TP309 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)04(c)-0007-03

随着自助服务(例如:自助银行转帐,存/取款,交纳话费、水、电、气费,信息查询,取号排队等)日益普及,银行自助终端、触摸/综合查询机、取号挂号机等自助终端类产品的使用数量越来越多,使用场合也越来越广泛。为了维护广大消费者和生产企业的合法权益,近期国家认监委已正式将自助终端类产品(凡是同时具有两种或者两种以上3C目录内信息技术设备或电信终端设备功能)列入强制性产品认证范围。

为了使从事这一产品领域的同行有更多的了解,笔者就多年来检测工作中的点滴体会作简单介绍,以供参考。

1产品组成与工作原理

自助终端是一种集计算机技术、网络技术、机电技术、自动控制技术于一体的高科技产品,其内部可以选择性地集成计算机、开关电源、打印机、读卡器、加热器等模块,能够完成读卡、上传、校验、检测、查询、吸钞、吐钞、转账、打印等一系列复杂的动作。

该类产品一般内部结构越是复杂,则体型越大,份量越重。企业可根据产品应用领域与功能对内部零部件进行选配。其中对电磁兼容性能有重要影响的零部件主要有计算机、电源、打印机、显示器和出钞模块等。是不是把这些单独EMC性能比较好的部件组成一个复杂的系统后,整个系统的EMC性能也肯定是好的？这是不一定的。因为各个部件之间还存在着杂散的电磁场能量耦合、部件本身的抗扰度性能好坏等因素,而这些都会影响到整个系统的EMC性能。

2产品的测试项目及测试等级

根据国家电磁兼容法规,自助终端的强制检验标准有GB9254-2008与GB17625.1-2003。其中涉及的测试项目有电源端子传导骚扰电压、电信端口的传导共模骚扰、辐射骚扰场强和谐波电流。具体测试原理及方法可参考国家标准GB 9254-2008/CISPR 22:2006、GB 17625.1-2003/IEC 61000-3-2:2001,此处不再赘述。

目前,自助终端产品未进行具体ITE分级。对于一些在公共场所使用的中小型设备(如:排队机、综合查询机等)可按B级限值要求测试。而对于一些大型复杂的设备(如:银行自助取款机、地铁自动售票系统等)则可放宽到A级限值范围。

3产品的一般整改措施

在EMC测试时,对于一些超出标准限值要求的自助终端产品,我们可以采用以下几个方面的整改措施,一般可以解决大部分的问题。

(1)在不影响性能的前提下,适当调整设备内电缆走向和排列,做到不同类型的电缆相互隔离。改变普通的小信号或高频信号电缆为带屏蔽的电缆,改变普通的大电流信号或数据传输信号电缆为对称绞线电缆。

(2)可以在机壳的装配面处涂导电橡胶,或者在装配面处加导电衬垫,甚至采用导电金属胶带进行屏蔽。导电衬垫可以是编织的金属丝线、硬度较低易于塑型的软金属(铜、铅等)、包装金属层的橡胶、导电橡胶或者是梳状簧片接触指状物等。

(3)加强接地的机械性能,降低接地电阻。同时对于设备整体要有单独的低阻抗接地。

(4)在设备电源输入线上加装或串联电源滤波器。

(5)在可能的情况下,对辐射量较大的器件位置进行屏蔽、隔离处理,如加装接地良好的金属隔离板或小的屏蔽罩等。

以上这些方法可以大幅提升产品的EMC性能,其中多数在产品设计初期就应该考虑进去,而不是等到产品成形后再去修改。

4整改案例

有一款自助终端产品需要进行3C认证,产品必须满足GB9254-2008(idt IEC/CISPR 22:2006)《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》A级的限值要求。产品在初步测试时发现所测值超过标准规范要求。电源端子骚扰电压测试结果如图1、表1所示。

辐射骚扰场强测试结果如图2、表2所示。

通过分析测试结果后,我们对于该产品进行如下整改。

(1)内部线路的整理。

首先对产品各个部件之间的互连线进行整理。对于这种系统级的产品,不但要控制好组成系统各部件的EMC性能,而且要处理好各个部件之间的互连和布线问题。首先,电源线尽量与信号线分开,将信号线如:显示器VGA线、打印机USB连线等同电源线分离而不是同捆在一起,沿着机箱壁分别单独走线,此方法可以衰减线之间的耦合和线的辐射。

(2)缝隙屏蔽。

根据相关文献,屏蔽效能和外部机箱缝隙的面积成反比,即减少面积可以减少测量点接收到的电场强度。针对被检的产品缝隙问题(缝隙的宽度约为1.5mm),我们在准峰值超标的天线高度和转台角度所指的方位,在实际机箱对应的正面和后背缝隙明显处增加了一些弹性的金属簧片,因为簧片在约30％的压缩情况下屏蔽效能较高,我们选择2mm厚的簧片,安装后确保机箱与簧片良好地接触,使得缝隙的面积大大减小,故金属机箱的屏蔽效能可以得到提高。

(3)加装或串联电源滤波器。

通过对产品加装电源滤波器,不但能有效地抑制电子设备外部的干扰信号传入设备,而且能大大衰减设备本身工作时产生的传向电网的骚扰信号。其中插入损耗对于滤波器而言是最重要的指标。由于电源线上既有共模干扰也有差模干扰,因此滤波器的插入损耗也分为共模插入损耗和差模插入损耗。插入损耗越大越好,理想的电源滤波器应该对交流电频率以外所有频率的信号有较大的衰减。所以应尽量选择插入损耗有效频率范围覆盖可能存在干扰的整个频率范围。我們可以通过查找滤波器手册,根据其频率范围内的衰减特性来选择合适的滤波器进行安装。

本例中,我们选择了天成达生产型号086.00601.00的电源滤波器,安装于电源分配器中分出来的系统总电源与机箱出口处,具体如图3所示。

其中应注意滤波器与电源等部件距离不能过近,如必要时可使用铜箔等材料进行隔离。滤波器与机箱接触,保持良好的接地效果。

通过以上改进之后再进行测试,测试结果合格,具体如下。

电源端子骚扰电压测试结果如图4、表3所示。

辐射骚扰场强测试结果如图5、表4所示。

5结语

由于自助终端类产品系统结构较为复杂,使得产品的EMC性能问题解决难度较大,本文通过对内部线路走线布局整理、机箱外壳缝隙进行屏蔽处理,以切断干扰耦合的路径来减少电磁发射,并通过串联电源滤波器来减弱电源端子骚扰电压。这种针对自助终端类产品电磁兼容问题的整改思路可为相关技术人员提供借鉴。

参考文献

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