【摘要】某產品在入網測試電磁騷擾項目中,直流電源端口(DC端口)傳導發射測試超標嚴重,在低頻150kHz~2MHz之間,某些頻點超標10dBuV以上。經過對電源單板現場整改,再次測試DC端口傳導發射順利通過,余量在5dBuV以上。
一、問題描述
XX產品在入網測試電磁騷擾測試中,直流電源端口(DC端口)傳導發射測試超標,在低頻150kHz~2MHz之間,某些頻點超標10dBuV以上。具體測試結果見圖1。
圖1 DC端口傳導發射測試結果
二、問題分析
傳導發射是產品EMC測試中最為棘手的幾個項目之一,其主要度量產品本身產生的電磁騷擾水平。解決電磁騷擾問題,首先需要明確騷擾源在哪?騷擾源是通過何種耦合途徑傳播的?進而根據騷擾源的性質和耦合傳播方式,采取相應的EMC設計措施,包括接地設計、濾波設計、隔離設計等等,解決電磁騷擾問題,實現產品的電磁兼容。
圖2 電磁騷擾問題解決思路
就本問題而言,騷擾源和耦合途徑都是比較明確的。我們公司內部進行了測試復現,產品配置與前方現場相同,經過測試分析確定騷擾源來自于系統DC電源電路,包括系統電源板和主控板開關電源電路。耦合途徑則是-48V和-48VRTN電源線,且為傳導耦合方式。因此本問題的重點在于尋找合適的EMC設計措施,對現場進行整改,如接地設計、濾波設計等。
三、問題解決
根據前方測試現場照片顯示,DC電源線為2芯電源供電藍線(-48V),黑線(-48VRTN)。但是該產品設計的是3芯電源線,除了上述兩根電源線外,另有一根黑線,用于系統工作地GNDD的引出。在正常使用過程中,GNDD需要與-48VRTN線在機柜內和機柜保護地GNDP匯聚在一起,最后通過一根接地線連接至機房的接地排,采取復合接地方式,實現系統DC-C(Connected)接地方式。因甲方測試現場無法提供3芯電源線,導致GNDD無法從單板引出,因此要求前方對該產品電源板進行改造,在單板內部將GNDD與-48VRTN用導線短接,形成共地,具體見圖3。
圖3 采用導線將GNDD與-48VRTN短接
系統工作地GNDD與-48VRTN短接共地后,再與機柜的保護地GNDP相連,形成GNDD、-48VRTN和GNDP三地合一,即復合接地方式,實現系統的DC-C方式。三地合一主要有兩個目的:其一是為了形成三地的等勢面,避免在浪涌或局部高電壓下,各平面間、平面與信號間、信號與信號間形成的電位差過大,導致單板內部器件損壞。其二則是為整個系統提供最低的阻抗回路。三地合一后DC端口傳導發射測試結果見圖4。從圖4可以看出,與最初測試結果相比(圖1),噪聲普遍下降10dBuV以上,某些頻點下降高達20~30dBuV,由此看出,三地合一對DC電源傳導騷擾影響是非常顯著的。
圖4 整改后DC端口傳導發射測試結果
四、總結
從整改后的最終測試結果可以看出,本次整改效果非常顯著。與最初的測試結果相比,無論是在低頻段還是高頻段,DC端口的噪聲均有顯著下降,某些頻點噪聲甚至下降30dBuV以上。系統的接地設計對于改善系統的電磁兼容水平有重要的作用,這在本例中得到了充分地體現。通過本次案例,總結如下兩點經驗,供其它產品出現類似問題時參考和借鑒。
1)電磁騷擾問題的發生,必然存在騷擾源和耦合途徑,解決此問題,首先必須要分析確定哪個是騷擾源?通常電路中du/dt ,或者di/dt 比較大的信號是電路中的主要騷擾源,如電源、時鐘電路、風扇、繼電器、感性負載、高速IC電路等。確定騷擾源后就需要確定騷擾的耦合途徑,是傳導耦合還是輻射耦合,是共地耦合還是空間耦合等等?只有確定了騷擾源和耦合途徑,才能確定有效的EMC解決方法,包括采取接地、濾波、屏蔽、隔離等手段。
2)通常系統的接地方式有兩種,分別為DC-I(Isolated)和DC-C(Connected)。對于產品需采取何種接地方式,需根據產品原定設計方案和實際使用情況而定。對于本案例而言,系統需采取DC-C的復合接地方式。
審核編輯:湯梓紅
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