一個良好的接地設計,是每個PCB工程師的必修課程。接地不僅顯著減少干擾是解決電磁兼容問題的常用技術,效果明顯立竿見影。但是,接地不良可能會引入干擾,比如地環路干擾。下面我們以電機控制器傳導發射整改過程中遇到的地環路為例。來說明以下
1、地環路干擾問題的產生
在電機控制器的EMC測試整改過程中,測試傳導發射低壓側正極時,32M、41M、65M出現超標,如圖一所示;調試低壓側濾波參數效果不明顯,考慮電機控制器在整車的安裝環境以及之前的整改經驗,將電機控制器外殼增加接地點,變成兩點接地,32M、65M明顯降低,6.1M出現超標,如圖二所示,接下來針對6.1M頻點做整改。
2、地環路干擾問題的試驗和分析
用頻譜分析儀和近場探頭定位噪聲點,確定干擾來自電機控制器的DCDC輸出線。DCDC模塊是電機控制器內的最大干擾源,干擾很容易通過輸出線纜向外傳導或者直接通過空間向外輻射,甚至耦合到其他電源線、信號線,此外,DCDC輸出負極通過鈑金件直接接機殼,即已經和接地參考平面相連,如果處理不好,就可能導致地電位不穩。
由于電機控制器傳導發射低壓側只要求測試12V/24V電源線,并不直接測試DCDC輸出線,故推測6.1M干擾是DCDC模塊通過線束耦合到12V/24V電源線。首先在DCDC模塊的相關信號線上套鐵氧體磁環,對6.1M頻點沒有改善;用銅箔將信號線包裹起來并粘接機殼內壁,同樣沒有效果;在DCDC模塊的CAN通訊線上套鐵氧體磁環,沒有效果......
試驗N多方法仍然對6.1M頻點束手無策,回憶6.1M頻點到底從何而來,猜想會不會是因為增加接地點引起的呢,于是嘗試去掉增加的接地點,6.1M頻點馬上變好
將增加的接地點恢復,6.1M又超標,可以復原現象,說明6.1M處干擾確實是接地問題引起的。觀察增加的接地點位置,正好在DCDC輸出線正負極之間,使用銅帶編織網接接地參考平面,兩點接地會引起地環路干擾,6.1M超標很有可能是地環路干擾引起的。
3、地環路干擾問題的解決
地環路干擾產生的內在原因是地環路電流的存在,地環路電流是因為兩個接地點的電位不同形成電壓導致的。常用的解決地環路干擾問題的方法有單點接地,采用隔離變壓器或光耦隔離器隔離,安裝共模扼流圈增加地環路阻抗等。在本整改測試試驗中,只需要將增加的接地點遠離DCDC輸出線,保證兩個接地點的電位相近,就可以避免和減弱地環路干擾。將增加的接地點布置在機器的另一側,遠離干擾輸出端,就可以避免6.1M超標同時抑制32M、41M和65M干擾點,結合其他措施,就可以通過傳導發射試驗。
4、總結
兩點接地和多點接地很容易引起地環路干擾問題,在機器外殼有輸出線纜時應尤為注意,防止接地點的電位相差過大,當頻率比較低時,應盡量選擇單點接地。接地技術是解決電磁兼容問題最簡便成本最低的技術,同時也是最有講究的技術,所以在設計前期多考慮接地方式、接地位置對后續EMC測試與整改會有很大幫助。
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原文標題:解決接地地環路干擾傳導
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