透过现象看本质——从传导骚扰测试实质分析来解决传导骚扰问题

一、前言

传导骚扰(主要针对电源端口)测试是电磁兼容测试中容易不通过的测试项目之一;本文从电源端口传导测试实质开始,结合实际测试案例,给广大工程师设计整改中提供一些参考。

二、测试目的

衡量电子产品从电源端口通过电缆向电网传输的骚扰。

三、测试示意图

四、电源端口传导骚扰测试实质

1、电源端传导测的是L对地、N对地的RF电压。传导的测试实质就是测试50欧阻抗两端的电压(由LISN中的1KΩ的电阻与接收机的50Ω输入阻抗并联而成)。


关键设备LISN作用

(1)给被测产品EUT供电,同时转换EUT输入的L、N极性;

(2)隔离电网与受试设备,将EUT的骚扰信号和电网的骚扰信号隔离.以获得“纯净的”EUT的骚扰信号 ;

(3)为EUT提供稳定的50Ω测试阻抗。

2、因为阻抗50Ω固定,所以电源端口传导骚扰的实质也可以理解为流过这个50Ω阻抗的电流大小。在实际产品中有两种电流会流过这个50Ω阻抗,具体如下图,一种是差模电流IDM,另一种是共模电流ICM。无论是IDM还是ICM,都会在接收机中显示出测试值,而接收机本身无法判断是哪种电流引起的传导骚扰。


3、传导骚扰测试实质:

(1)接收机通过L、N回路测得是差模干扰;接收机通过大地回路测得是共模干扰。

(2)共模噪声与差模噪声产生的内部机制有所不同:差模噪声主要由开关变换器的脉动电流引起;共模噪声则主要由较高的dv/dt与杂散参数间相互作用而产生的高频振荡引起。

五、实际案例分析

1、整改案例一

某医疗产品电源,输入宽电压AC90V-264V ,输出24V,8A。

(1)传导骚扰测试数据如下(只选取了L、N中的L线测试数据):

(2)电路如下:

(3)整改方案:

a、从传导骚扰的测试的曲线上看出,1MHz前超标比较严重,主要是差模噪声引起,加大差模电容CX1,从0.1uF改成0.22uF;

b、1-3MHz之间也超标,差模和共模噪声都有可能,所以同时增大共模电感LF1到50mH。

(4)整改后测试数据:

(二)、整改案例二

某大型按摩椅设备电源传导测试16.6MHZ超标。当拔掉音频线时,测试通过。

1、测试对比图如下

2、问题分析


具体分析:

(1)开关电源中MOS管周期性关断变压器原边线圈,产生的共模电流,经过变压器初次级寄生电容、音频线缆分布电容构成一条通路,流经大地、EMI接收机、AC电源线,最终回流到MOS管。

(2)当拔掉音频线缆时,变压器副边的隔离电路对地分布电容将大幅减少,共模电流的回路阻抗也将大幅提升,最终导致流经EMI接收机的电流减小,因此拔掉音频电缆后测试通过。

3、解决方案

(1)增大回路的共模阻抗

a、AC电源线绕磁环;

b、增大电源输入端共模电感的感量;

c、音频线缆靠近控制板绕磁环。

(2)疏导EMI接收机的共模电流

a、电源输入端增加Y电容;

b、变压器原副边加过桥电容;

(3)降低干扰源

a、调整MOS管关断脉冲吸收电路参数;

b、MOS管漏源极加吸收电容。

考虑到漏电流、耐压测试以及操作的简便性,最终在音频线缆绕磁环 解决。

4、整改后测试数据

六、总结

1、对于1MHZ以内超标——以差模干扰为主

(1)增大X电容量;

(2)增加差模电感;

2、1MHZ到5MHZ——差模共模混合

(1)对于差模干扰超标可调整X电容量,增加差模电感;

(2)对于共模干扰超标可添加共模电感。

3、5MHZ以上——共模干扰为主

对于共模干扰的抑制,除了增加共模电感和磁环外,还应该注意分析产品内部的共模电流回流路径,通过优化PCB和产品结构,疏导共模电流流向,控制共模电流流动的路径,减小回流到LISN的共模电流。

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