【故障案例】某產(chǎn)品EMC傳導發(fā)射超標問題分析與整改

【摘要】某產(chǎn)品在入網(wǎng)測試電磁騷擾項目中，直流電源端口(DC端口)傳導發(fā)射測試超標嚴重，在低頻150kHz~2MHz之間，某些頻點超標10dBuV以上。經(jīng)過對電源單板現(xiàn)場整改，再次測試DC端口傳導發(fā)射順利通過，余量在5dBuV以上。

一、問題描述

XX產(chǎn)品在入網(wǎng)測試電磁騷擾測試中，直流電源端口(DC端口)傳導發(fā)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(jié)果見圖1。

圖1 DC端口傳導發(fā)射測試結(jié)果

二、問題分析

傳導發(fā)射是產(chǎn)品EMC測試中最為棘手的幾個項目之一，其主要度量產(chǎn)品本身產(chǎn)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(jù)騷擾源的性質(zhì)和耦合傳播方式，采取相應的EMC設(shè)計措施，包括接地設(shè)計、濾波設(shè)計、隔離設(shè)計等等，解決電磁騷擾問題，實現(xiàn)產(chǎn)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(nèi)部進行了測試復現(xiàn)，產(chǎn)品配置與前方現(xiàn)場相同，經(jīng)過測試分析確定騷擾源來自于系統(tǒng)DC電源電路，包括系統(tǒng)電源板和主控板開關(guān)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(shè)計措施，對現(xiàn)場進行整改，如接地設(shè)計、濾波設(shè)計等。

三、問題解決

根據(jù)前方測試現(xiàn)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(chǎn)品設(shè)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(tǒng)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(nèi)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(xiàn)系統(tǒng)DC-C(Connected)接地方式。因甲方測試現(xiàn)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(chǎn)品電源板進行改造，在單板內(nèi)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(tǒng)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(xiàn)系統(tǒng)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(nèi)部器件損壞。其二則是為整個系統(tǒng)提供最低的阻抗回路。三地合一后DC端口傳導發(fā)射測試結(jié)果見圖4。從圖4可以看出，與最初測試結(jié)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(fā)射測試結(jié)果

四、總結(jié)

從整改后的最終測試結(jié)果可以看出，本次整改效果非常顯著。與最初的測試結(jié)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(tǒng)的接地設(shè)計對于改善系統(tǒng)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(xiàn)。通過本次案例，總結(jié)如下兩點經(jīng)驗，供其它產(chǎn)品出現(xiàn)類似問題時參考和借鑒。

1)電磁騷擾問題的發(fā)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(tǒng)的接地方式有兩種，分別為DC-I(Isolated)和DC-C(Connected)。對于產(chǎn)品需采取何種接地方式，需根據(jù)產(chǎn)品原定設(shè)計方案和實際使用情況而定。對于本案例而言，系統(tǒng)需采取DC-C的復合接地方式。

審核編輯：湯梓紅