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传导骚扰超标的几种常用整改方法

2025-03-08385394郭远东环境适应性和可靠性

摘要:本文针对EMC测试中常见的传导发射测试,结合几个实际的产品整改案例,归纳思路,总结传导测试不合格的整改方法,试图找出深层、较为共性的原因,为企业在进行产品设计和通过测试时提供参考。

关键词:电磁兼容;传导发射;开关电源;滤波;骚扰路径

前言

传导测试在电磁兼容测试中很常见,在实际工作中,发现很多厂家对于传导测试超标感到一筹莫展。本文试图从探讨传导测试超标的原因讲起(主要针对电源端口),并列举一些常见的整改传导超标的实用方法,给广大厂家在整改传导时提供一些参考。

1、传导测试为什么会超标

传导发射,是一种沿电源、控制线或信号线传输的电磁发射,本文重点讨论沿电源线传输的电磁发射,对于沿信号线或控制线传输的电磁干扰,可以采用近似的思路进行分析。

传导测试超标的原因有很多,样机内部的结构设计、接地设计,以及一些关键元器件的选择,都会直接影响传导测试结果。结合三要素法,首先要找到样机内能够使样机传导测试失效的源头,然后针对不同的干扰源,采取分析源特性——判断干扰传输路线——采取相应措施的方法,是一定能解决问题的。


图1 干扰从哪里来

图1很清晰地标示了多数情况下,样机内部所有可能的干扰源,以及干扰是如何传播和传输的。在很多情况下,被测样机使用的是开关电源,而开关电源中的开关电路主要由开关管和高频变压器组成,它产生的尖峰电压为有较大辐度的窄脉冲,频带较宽且谐波丰富。对于样机内部使用的数字电路,其产生的干扰源频率通常较高,如果样机内部结构设计不合理,或者没有采取有效的抑制手段,干扰可以通过近场辐射或者耦合的方式,传输到电源线上,然后再传输到LISN,被接收机捕获。对于样机内部更高频率的干扰,其主要传播方式为自由空间中的平面波,这时需要进行辐射骚扰场强测试才能判断样机的EMC性能。

开关电源的原理本文不再复述。开关电源的工作频率一般都在20KHz以上,电源线路内的dv/dt、di/dt很大,产生很大的浪涌电压、浪涌电流和其它各种电磁骚扰。下面结合一张典型的开关电源电路图(图2),来分析开关电路中电磁骚扰产生的主要原因:


图2 典型的开关电源电路原理图

(1)开关管负载为高频变压器初级线圈,是感性负载。在开光管导通瞬间,初级线圈产生很大的涌流,并在初级线圈的两端出现较高的浪涌尖峰电压;在开关管断开瞬间,由于初级线圈的漏磁通,致使一部分能量没有从一次线圈传输到二次线圈,储藏在电感中的这部分能量将和集电极电路中的电路、电阻形成带有尖峰的衰减振荡,叠加在关断电压上,形成关断电压尖峰。这种电源电压中断会形成与初级线圈接通时一样的冲击电流瞬变,这个产生会传导到输入/输出端,形成传导骚扰。

(2)脉冲变压器初级线圈,开关管和滤波电容构成的高频开关电流环路可能会产生较大的空间辐射,形成辐射骚扰。如果电容滤波容量不足或高频特性不好,电容上的高频阻抗会使高频电流以差模形式传导到交流电源中形成传导骚扰。同时变压器的初、次级之间存在分布电容,使得初级回路中产生的骚扰向次级回路传递,一方面加大骚扰传递环路,另一方面将有更多的电流流入LISN,从而进一步恶化样机的EMI特性。

将上述的骚扰传递路径以示意图的形式给出如图3所示。对于由数字电路或者其他窄带干扰源而引起的传导测试超标,常见的是由公共阻抗、不良接地和近场耦合这些方式引起。在高频情况之下,电路因为存在分布参数将会变得复杂,但是这时的分析方法和刚才分析开关电源的思路基本一致,只要能够在电路中找出所有可能的干扰传播途径,那么问题将会迎刃而解。


图3 开关电源中骚扰传递路径

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