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?電源端傳導(dǎo)騷擾問(wèn)題分析與定位

更新時(shí)間:2024-05-16      點(diǎn)擊次數(shù):1145

01. 電源端傳導(dǎo)騷擾測(cè)試本質(zhì)

根據(jù)電源端傳導(dǎo)騷擾測(cè)試原理分析可知,其本質(zhì)是檢測(cè)流過(guò)LISN電阻上的電流大小,這個(gè)電流即包含差模電流成分,也包含共模電流成分。


02. 電源端傳導(dǎo)騷擾測(cè)試問(wèn)題解決思路
由電源端傳導(dǎo)騷擾測(cè)試的本質(zhì)可知,解決問(wèn)題的主要思路,是降低流過(guò)LISN電阻上的電流(差模電流與共模電流)。主要解決方案是在AC輸入端增加電源濾波器抑制流過(guò)LISN電阻的電流,濾波器包含差模干擾濾波與共模干擾濾波兩種;或者從源頭上降低噪聲電流,從傳播路徑上降低噪聲耦合能量。    
03. 電源端傳導(dǎo)騷擾定位方法
沒(méi)有定位的整改效率非常低下,有時(shí)會(huì)撞的頭破血流,還茫然無(wú)措。電源端傳導(dǎo)騷擾問(wèn)題的定位,應(yīng)根據(jù)其測(cè)試原理,結(jié)合騷擾耦合機(jī)理進(jìn)行分析。
根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)分析定位
可以依據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)超標(biāo)頻點(diǎn)的特征進(jìn)行定位分析,超標(biāo)頻點(diǎn)之間是否存在倍頻關(guān)系,超頻頻點(diǎn)是否為某個(gè)開關(guān)電源的工作頻率及倍頻點(diǎn);超標(biāo)頻點(diǎn)是單根尖峰干擾,還是表現(xiàn)為寬帶噪聲干擾。


  • 多頻點(diǎn)超標(biāo)且存在倍頻關(guān)系:
多個(gè)尖峰頻點(diǎn)超標(biāo),且頻點(diǎn)與頻點(diǎn)之間間隔存在倍頻關(guān)系,這種情況通常是某開關(guān)頻率噪聲及其高次諧波干擾,低頻段除超標(biāo)頻點(diǎn)外整體余量滿足要求,說(shuō)明噪聲干擾是通過(guò)空間耦合的方式將AC輸入端濾波器旁路,或者在濾波器元件產(chǎn)生感應(yīng)噪聲進(jìn)入LISN。


電源端傳導(dǎo)騷擾測(cè)試數(shù)據(jù)(一)

  • 多頻點(diǎn)超標(biāo)且無(wú)倍頻關(guān)系:


多個(gè)頻點(diǎn)超標(biāo),且頻點(diǎn)與頻點(diǎn)之間間隔不存在倍頻關(guān)系,低頻段整個(gè)頻段內(nèi)整體飄高,這種情況通常是AC輸入端電源濾波器,因?yàn)榻鼒?chǎng)耦合被旁路或者部分旁路,或者電源濾波器出現(xiàn)諧振(通常是LC串聯(lián)諧振),造成濾波器插入損耗降低,噪聲進(jìn)入LISN。


電源端傳導(dǎo)騷擾測(cè)試數(shù)據(jù)(二)

  • 單個(gè)頻點(diǎn)或者單個(gè)頻點(diǎn)寬帶噪聲超標(biāo):


單個(gè)頻點(diǎn)或者單個(gè)頻點(diǎn)寬帶噪聲超標(biāo),其它頻點(diǎn)都符合余量管控要求,這種情況基本是有源頭諧振頻點(diǎn)產(chǎn)生,且AC輸入端電源濾波器的插入損耗不夠,或者諧振噪聲沒(méi)有經(jīng)過(guò)濾波器衰減,直接被LISN檢測(cè)到。    

電源端傳導(dǎo)騷擾測(cè)試數(shù)據(jù)(三)

  • 單個(gè)尖峰頻點(diǎn)噪聲超標(biāo):


單個(gè)尖峰頻點(diǎn)超標(biāo),其它頻點(diǎn)都符合余量管控要求,這種情況基本是有開關(guān)頻率噪聲通過(guò)空間耦合的方式,在AC輸入端電源濾波器元件上產(chǎn)生感應(yīng)噪聲,即噪聲沒(méi)有經(jīng)過(guò)濾波器衰減,直接被LISN檢測(cè)到。

電源端傳導(dǎo)騷擾測(cè)試數(shù)據(jù)(四)


使用頻譜分析儀和示波器輔助定位
示波器是硬件工程師工具,頻譜分析儀是EMC工程師整改的利器,兩者有機(jī)結(jié)合可以快速打開通往整改成功的大門。利用頻譜分析儀的圓形探頭搜索干擾源的區(qū)域位置;使用尖形探針尋找干擾源的具體位置。    
 對(duì)于開關(guān)電源的高壓部分,無(wú)法通過(guò)頻譜分析儀確認(rèn)干擾源的具體位置,則可以通過(guò)示波器測(cè)量關(guān)鍵點(diǎn)的電壓與電流波形的方式,進(jìn)行輔助判斷干擾源的位置


示波器測(cè)量到的某電壓輸出寄生振蕩波形圖
備注:不可以使用頻譜分析儀的尖形探頭,直接量測(cè)電壓48V的噪聲源。使用示波器測(cè)量開關(guān)電源端初級(jí)電壓波形時(shí),注意示波器電源線應(yīng)用2芯電源線(不含接地PE地線),否則冷熱地短路會(huì)出現(xiàn)炸機(jī)現(xiàn)象。
使用磁環(huán)或共模電感進(jìn)行輔助定位


  • 使用磁環(huán)定位電源端傳導(dǎo)問(wèn)題


磁環(huán)不僅可以應(yīng)用于輻射發(fā)射問(wèn)題的定位,同樣可以應(yīng)用于電源端傳導(dǎo)問(wèn)題的定位。磁環(huán)的簡(jiǎn)單使用方法是:在輸入AC電源線上增加磁環(huán)繞N圈(具體圈數(shù)根據(jù)濾波頻段及磁環(huán)材質(zhì)而定),判斷電源濾波器插入損耗設(shè)計(jì)的合理性。    

不同規(guī)格的磁環(huán)

  • 使用共模電感定位電源端傳導(dǎo)問(wèn)題


對(duì)于電源端傳導(dǎo)問(wèn)題,尤其是整頻段都漂高的情況,不確定輸入端AC電源濾波器是否存在空間耦合及濾波器是否存在諧振時(shí),可以增加共模電感(板內(nèi)濾波器相同的共模電感)短路板內(nèi)共模電感的的方式進(jìn)行輔助分析判斷。


UC系列共模電感


04. 電源端傳導(dǎo)騷擾問(wèn)題分析與調(diào)試
電源端傳導(dǎo)騷擾問(wèn)題整改思維導(dǎo)讀    
磁性器件空間磁場(chǎng)耦合傳導(dǎo)問(wèn)題整改解析
物理學(xué)知識(shí)告訴我們,通電的導(dǎo)體周圍存在磁場(chǎng),且磁力線總是要形成閉合的回路。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,磁場(chǎng)穿過(guò)閉合的環(huán)路時(shí),可以產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,即磁生電。
通電導(dǎo)體磁場(chǎng)輻射大小主要影響因素是:電流強(qiáng)度、空間距離,頻率。在工作頻率與工作電流額定的情況下,通過(guò)增加空間距離的方式衰減磁場(chǎng)是行之有效的手段。磁性器件磁場(chǎng)輻射問(wèn)題在電源端傳導(dǎo)騷擾整改過(guò)程中時(shí)有發(fā)生,且越來(lái)越受工程師重視,解決磁性器件磁場(chǎng)耦合的主要方法是:    
ü使用磁屏蔽器件(磁屏蔽電感)
ü使用漏磁場(chǎng)很小的器件(環(huán)形電感、環(huán)形磁芯的元件)
ü增加磁場(chǎng)輻射元件與敏感器件、電路之間的距離。
ü降低磁場(chǎng)輻射元件的電流變化率di/dt。
ü磁性元件之間的互感耦合可以通過(guò)拉大兩者之間的距離或者改變兩者之間的磁場(chǎng)方向,即使兩者之間的磁場(chǎng)平行。
ü改變磁性器件的繞線方式,減小磁場(chǎng)耦合。
"工"字型非磁屏蔽電感因低廉的制造成本,被廣泛應(yīng)用于Buck電路、Boost電路、以及功放輸出LC濾波電路。也因電感低頻磁場(chǎng)輻射耦合到開關(guān)電源輸入級(jí),導(dǎo)致電源端傳導(dǎo)測(cè)試超標(biāo)。在PCB設(shè)計(jì)階段應(yīng)嚴(yán)格控制兩者之間的距離,在距離無(wú)法滿足的情況下優(yōu)選磁屏蔽電感或者環(huán)形電感。





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