降低電磁干擾源的傳導(dǎo)高次諧波及輻射干擾的方法

1、降低電磁干擾源的傳導(dǎo)、高次諧波及輻射干擾的方法排行榜 收藏 打印 發(fā)給朋友 舉報(bào) 來源： 深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院 發(fā)布者：齊向陽(yáng) 熱度39票 瀏覽4次 【共0條評(píng)論】【我要評(píng)論】 時(shí)間：2011年2月25日 13:32摘要：介紹了一些降低電源、主控板等電磁干擾源的傳導(dǎo)、高次諧波及輻射干擾的方法和實(shí)例。關(guān)鍵詞：電源；電磁干擾；傳導(dǎo)；高次諧波電流；輻射1引言現(xiàn)在的機(jī)電產(chǎn)品多要通過EMC測(cè)試和認(rèn)證，EMC認(rèn)證包括EMI和EMS兩部分，通常比較容易出問題的是EMI。EMI測(cè)試主要有電磁干擾的傳導(dǎo)，高次諧波和輻射干擾等，其中，傳導(dǎo)和高次諧波干擾主要來自于電源，而輻射干擾許多場(chǎng)合也直接或間接來源于電源。單從技術(shù)

2、方面來說，一個(gè)有較多經(jīng)驗(yàn)的工程師解決這些問題，通常不會(huì)花太多時(shí)間，但是，如果對(duì)時(shí)間及成本有嚴(yán)格的控制，就比較令人頭疼。本文是筆者從事EMC測(cè)試和認(rèn)證積累的一些經(jīng)驗(yàn)，主要介紹跟電源有關(guān)的一些措施。2傳導(dǎo)噪聲的抑制傳導(dǎo)測(cè)試的問題基本上出在電源上，其措施主要也是針對(duì)電源自身，一般包括兩個(gè)方面：1）恰當(dāng)?shù)臑V波電路；2）濾波元件在線路板上的位置。通常，適當(dāng)增大線圈的電感值，可以對(duì)抑制傳導(dǎo)噪音起到立竿見影的作用；也可以采用兩級(jí)濾波電路來保證過大的傳導(dǎo)噪音不會(huì)通過電源線侵入到供電線路中。濾波元件在線路板上的位置對(duì)傳導(dǎo)噪音一般影響不大，不過如果噪音超標(biāo)較小，可以考慮改變?cè)贾?。有些種類的電器往往用到交流電源

3、，如果其上有相位調(diào)制電路（比如用來控制交流電機(jī)）的話，很容易導(dǎo)致傳導(dǎo)干擾超標(biāo)，解決的方法一是合理選擇相位調(diào)制電路的濾波元件的參數(shù)；二是適度改變電源的濾波器的參數(shù)，尤其是濾波電感值。3高次諧波的抑制一般的開關(guān)電源并不會(huì)產(chǎn)生高次諧波超標(biāo)的問題，但是，如果機(jī)電產(chǎn)品上有使用交流電機(jī)、鹵素?zé)舻染哂休^大啟動(dòng)沖擊電流的場(chǎng)合，就必須考慮高次諧波的問題。在這種情形下，可以從兩方面入手來解決問題，一是軟啟動(dòng)，對(duì)交流電機(jī)來說，啟動(dòng)階段的大電流往往導(dǎo)致高次諧波超標(biāo)；對(duì)于鹵素?zé)魜碚f，從冷態(tài)轉(zhuǎn)換到發(fā)熱、發(fā)光的階段，電流也比較大，同樣其非正弦電流會(huì)導(dǎo)致高次諧波測(cè)試通不過；二是加裝抑制高次諧波幅度的電子電氣元件，比如線圈、緩

4、沖電容電阻（CR）等，采用此種方法時(shí)，所選用的線圈和CR元件必須有適當(dāng)?shù)闹?。在?shí)際應(yīng)用中，上述兩個(gè)方法可以共同使用，以確保減小高次諧波電流，并且抑制過大的高次諧波電流傳遞到供電線路上。某一個(gè)機(jī)電產(chǎn)品采用降低高次諧波措施前后的測(cè)試波形如圖1所示。測(cè)試數(shù)值如表1、表2所列。(a)73mH線圈、加裝CR元件（測(cè)試結(jié)果：未通過）(b)74mH線圈加裝CR元件（測(cè)試結(jié)果：通過）圖1高次諧波測(cè)試波形表1諧波電流數(shù)據(jù)（未通過）ORDER CURRENT/A LIMIT/A DIFFER/A JUDGE 1357911131517192123252729 0.36020.25830.10980.03200.0

5、2760.01270.01120.00840.00730.00450.00380.00390.00310.00170.0016 0.2470.1380.0720.0360.0250.0210.0180.0160.0140.0130.0120.0110.0100.009 0.01130.02820.04000.00840.01230.00980.00960.00870.00950.00920.00810.00790.00830.0074 FAIL 表2諧波電流數(shù)據(jù)（通過）ORDER CURRENT/A LIMIT/A DIFFER/A JUDGE 135791113151719212325272

6、9 0.36740.25670.10510.03440.02650.01180.01250.00550.00770.00390.00470.00350.00220.00270.0010 0.2600.1450.0760.0380.0260.0220.0190.0170.0150.0140.0120.0110.0100.010 0.00330.03990.4160.01150.01420.00950.01350.00930.01110.00930.00850.00880.00730.0090 在前面介紹的兩種降低高次諧波的措施中，應(yīng)優(yōu)先采用軟啟動(dòng)方法，此種方法是通過軟件實(shí)現(xiàn)的，如果是在設(shè)計(jì)階段，

7、幾乎不增加成本。而且，如果高次諧波超標(biāo)值比較小的話，通過觀測(cè)采用軟啟動(dòng)前后的啟動(dòng)電流值即可預(yù)測(cè)正式測(cè)試是否可以通過。需要說明，采用線圈及CR元件這種方法時(shí)，線圈的電感值要適中，并非越大越好，一來過大反而不利于抑制高次諧波；二來電感值越大，線圈成本越高。4輻射的抑制輻射干擾是比較難以解決的問題，如果在生產(chǎn)階段抽檢不合格，需要采取補(bǔ)救措施，可能造成產(chǎn)品成本大幅度增加。下面介紹幾種抑制輻射干擾的措施。41電源輻射的抑制電源是一個(gè)主要輻射源。需要注意以下幾個(gè)方面：1)線路板接地線的布線通常來說，電源線路板的地線布置狀況不會(huì)對(duì)輻射有多大影響，但須注意，盡量不要把散熱板設(shè)置成地線的一部分，有些場(chǎng)合，這種做

8、法會(huì)導(dǎo)致輻射在整個(gè)測(cè)試頻率范圍內(nèi)大幅度提高。作為應(yīng)急措施，或者此處線路板上確無空間布置地線的話，可以在線路板上跨接導(dǎo)線來“短路”散熱板，效果非常明顯。電源上的散熱板通常要求接地，不過不要單端接地，否則可能反而成為一個(gè)干擾源。另外，地線應(yīng)盡可能寬、盡可能短。2)直流輸出電壓質(zhì)量在進(jìn)行輻射測(cè)量之前，最好先用示波器測(cè)量一下電源直流輸出電壓噪音的大小，如高頻噪音異常大，建議先解決此問題，因?yàn)樗矊?dǎo)致輻射干擾在整個(gè)測(cè)試頻率范圍內(nèi)大幅度超標(biāo)。3)主控板與電源的連線如低頻輻射(3084MHz)超標(biāo)，可以考慮是不是電源的原因，解決此問題的有效辦法是在電源與主控板的連線處加裝磁環(huán)，通常把所有連接線束都穿過磁

9、環(huán)。當(dāng)然，磁環(huán)的特性和安裝位置需要合適。加裝磁環(huán)降低傳導(dǎo)噪音的一個(gè)實(shí)例是將磁環(huán)加裝在主控板與電源的連線中間位置。圖2電源線路板一部分 4)電源線上加裝磁環(huán)在電源線上加裝磁環(huán)，需要注意對(duì)于不同的機(jī)電產(chǎn)品和電源，磁環(huán)安裝位置是有區(qū)別的。有時(shí)候安裝在機(jī)器外部電源線上效果好，有時(shí)候安裝在內(nèi)部電源線靠近電源處效果好，這就需要測(cè)試一下才能確定裝在哪里比較合適。磁環(huán)安裝在電源線上是一箭雙雕的好方法，既可以降低傳導(dǎo)噪音，也可以抑制輻射干擾。但在有些情況下，單是在電源線上安裝磁環(huán)還不夠。5)元器件選用電源上很多元器件對(duì)輻射有較大的影響，比如主開關(guān)管、高頻變壓器及輸出端整流二極管等，需盡量采用低噪音的元器件。對(duì)于

10、電源二次側(cè)的整流二極管來說，可選用的器件種類有快恢復(fù)二極管（FRD）、超快恢復(fù)二極管（SRD）及肖特基二極管（SBD）等，其中SBD目前基本上應(yīng)用于低輸出直流電壓的場(chǎng)合。這里有一個(gè)實(shí)例，在批量生產(chǎn)前發(fā)現(xiàn)余量非常小，在33.960MHz頻率時(shí)僅為1.07，因此采取了兩個(gè)措施，一是更換了輸出端整流二極管（原來所用器件為SF10LC20U，其反向恢復(fù)時(shí)間trr為35ns，后改用MUR2020CT，其trr為25ns）。二是去掉了一個(gè)散熱板單端接地處的接地布線，見圖2中箭頭所示，結(jié)果輻射余量在原問題頻率附近增大到4.15，達(dá)到了規(guī)格要求。42主控板輻射的抑制主控板也是主要的一個(gè)輻射源，由于其所用晶振頻

11、率一般較高，又有大量電路涉及高速數(shù)據(jù)處理，因此往往產(chǎn)生高頻輻射。為了降低輻射，可以從以下幾方面來下功夫：1)主控板的布線，尤其是地線的布設(shè)；2)元器件選用；3)在高速信號(hào)線上使用零電阻電感等；4)地線的布設(shè)方面，比如模擬地與數(shù)字地的噪音隔離技術(shù)；5)屏蔽板的采用；6)2層板、屏蔽銅膜2層板、4層板及4層板以上多層板的選擇。其實(shí)選擇幾層板是非常重要的，它們對(duì)輻射的影響非常大。就一般應(yīng)用而言，建議選用2層板，因4層板的成本大大高于2層板。而在2層板的基礎(chǔ)上采用表面屏蔽銅膜工藝的成本介于兩者之間，它們降低高頻輻射的效果則剛好相反，從大到小依次為4層板，2層板銅膜，2層板。主控板的輻射問題一定要在批量生產(chǎn)之前解決，一旦在生產(chǎn)階段發(fā)生抽檢不合格的情況，非常被動(dòng)。往往采用許多措施都沒有效果，如果迫不得已由2層板改為4層板，效果是非常好，只是成本大幅度增加。43其它方面其它方面對(duì)輻射大小也有一定影響。1)電機(jī)控制板與電源線許多機(jī)電產(chǎn)品會(huì)用到直流電機(jī)，需要精密控制的地方還會(huì)用到步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)的控制板會(huì)產(chǎn)生輻射噪音。除了在設(shè)計(jì)控制板時(shí)盡早考慮降低輻射外，在電機(jī)的電源線上加裝磁環(huán)也是一個(gè)有效的辦法，如果電源線在磁環(huán)上繞兩匝，效果會(huì)更好。2)易產(chǎn)生靜電零件的接地機(jī)電產(chǎn)品上有一些轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬零件和構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生靜電，靜電通常不會(huì)產(chǎn)生值得注意的輻射