电磁干扰测量与诊断

杨继深2002年8月电磁干扰故障诊断1.研发过程中：及早发现问题，为正式产品设计提供依据2.样机调试中：确定干扰问题，排除故障，使产品尽快通过试验3.现场中：确定干扰问题原因，解决干扰问题杨继深2002年8月准备工作•仪器设备准备•对策器件、工具准备•数据准备杨继深2002年8月仪器设备准备•频谱分析仪•偶极天线（或普通杆天线）•近场探头•电流卡钳•低噪声宽带放大器（10kHz~1GHz）杨继深2002年8月工具箱准备1.不同内径的分体式铁氧体磁环2.47pf、100pf、470pf、1000pf、10000pf的片状滤波器3.47pf~10000pf独石电容4.交流电容3300pf、0.47f、1f杨继深2002年8月工具箱内容5.导电布、铜箔屏蔽胶带、绝缘胶带各一卷6.馈通滤波器100pf、470pf、1000pf、10000pf7.电源线滤波器3A、10A各1只8.差模扼流圈2只、共模扼流圈1只9.焊接工具一套杨继深2002年8月自制一些小工具•电流卡钳•近场探头•LISN和差共模分离器•前置放大器•脉冲干扰发生器杨继深2002年8月电流卡钳的原理VIZT=V/IZT的单位：或dB杨继深2002年8月电流卡钳实物杨继深2002年8月应急制作电流卡钳同轴电缆芯线与屏蔽层连接从工具箱中挑选一个内径合适的磁环被测电缆杨继深2002年8月近场探头的原理VV＝(d/dt)=A(dB/dt)B杨继深2002年8月近场探头实物杨继深2002年8月自制近场探头电磁场探头磁场探头杨继深2002年8月自制近场探头（电磁场）杨继深2002年8月自制近场电场探头根据使用条件，套适当的绝缘层杨继深2002年8月近场探头的实际应用频谱分析仪放大器共模扼流圈（铁氧体磁环）杨继深2002年8月简易电快脉冲发生器杨继深2002年8月自制LISNL1L2香蕉插座，或其它合适的插座BNC座•所有电容引线最短•电阻引线最短•电容符合安规杨继深2002年8月LISN电感的制作杨继深2002年8月原始数据准备•完整的发射测试曲线•超标点（包括临界点）的准确频率（精确到100kHz内）•超标点的超标dB数•被测设备内电路的周期信号（本振信号、时钟信号、开关电源、DC-DC转换器等）的频率试验室提供杨继深2002年8月诊断前取得基准数据在开始工作前，先取得关注频率（超标频率）上的干扰发射的基准：•辐射发射（无论什么天线）•传导发射（无论什么传感器）一旦定下来传感器，就不能再变（包括天线尺寸）杨继深2002年8月试验记录表频率超标dB数基准数改进后数156MHz17dB65dB45dB杨继深2002年8月深刻理解“dB”60dB?dB加滤波器加滤波器杨继深2002年8月dB的变化举例5个潜在的泄漏源dB50%30%15%4%1%68121425杨继深2002年8月解决发射超标的过程一解决最大的泄漏源：改善量=20lg10.5=6dB解决第二大的泄漏源：改善量=20lg0.50.2=8dB解决第三大的泄漏源：改善量=20lg0.20.05=12dB解决第四大的泄漏源：改善量=20lg0.050.01=14dB解决最后的泄漏源：改善量=20lg0.010.0006=25dB杨继深2002年8月解决发射超标的过程二解决第三大的泄漏源：改善量=20lg10.85=1.4dB解决第一大的泄漏源：改善量=20lg10.5=6dB解决第二大的泄漏源：改善量=20lg0.50.2=8dB解决第四大的泄漏源：改善量=20lg0.20.16=2dB解决最后的泄漏源：改善量=20lg0.160.15=0.6dB认为此泄漏源无关紧要，今后不再考虑。杨继深2002年8月过程二的幅度变化dB6820.6如果再返回来考虑第三大的辐射源问题：去掉这个辐射源后，改善量：0.1520lg0.001=44dB44没有经验的人会认为将其它措施去掉，只保留抑制第三大泄漏源的措施就可以了。杨继深2002年8月诊断电磁干扰问题的步骤加上一项措施不合格去掉最贵或最不好实现的措施合格仍合格恢复这个措施不合格杨继深2002年8月传导发射超标的诊断用电流卡钳分别卡在每根电源线上，读出超标点的数值判断干扰是差模还是共模填写超标点纪录表直观检查不合理设计采取措施，直到合格为止采取措施，直到合格为止杨继深2002年8月共模、差模电流判断若：V=0差模电流若：V0共模电流成份V1V2差模、共模混合V1=V2仅有共模或差模V1V2杨继深2002年8月在LISN上判断共模、差模杨继深2002年8月差模发射问题一般发生在1MHz以下，开关电源的开关频率上原因是滤波器的差模衰减不够，特别是体积较小的滤波器解决方法：增加一个差模电容、两个差模电感原滤波器电源杨继深2002年8月共模发射问题超标发射为共模电流检查滤波器安装方式更换共模电感更大的滤波器1MHz以上1MHz以下重装滤波器有问题没问题更换高频性能较好的滤波器没改善有所改善试验共模损耗更大的滤波器直到合格不合格合格杨继深2002年8月辐射发射超标问题测量超标（临界）点，作参考值有电缆无电缆合格不合格只有电源电缆无共模电流不合格拔掉所有电缆合格测量电源线共模电流检查机箱屏蔽完成有共模电流合格不合格电缆有问题解决电缆共模电流设备联上所有电缆处理滤波器，消除共模电流杨继深2002年8月解决电缆上的共模电流联上某根电缆辐射增强辐射无增强100MHz以上套上铁氧体磁环100MHz以上绕1~3匝馈通型无明显改善不可滤波可滤波确定截止频率有改善仍不合格增加一个磁环100MHz以下100MHz以下PCB安装型使用或改善屏蔽电缆滤波或屏蔽电缆不合格杨继深2002年8月解决电源线共模电流灵活应用铁氧体磁环不合格检查滤波器安装100MHz以上特制宽带滤波器无问题有问题重新安装滤波器不合格高频性能较好的多级或电感较大的30~100MHz30MHz以下不合格更换滤波器30MHz以上30MHz以下杨继深2002年8月诊断机箱问题缝隙孔洞馈通导线检查衬垫衬垫安装设法密封缝隙衬垫质量内部结构有衬垫无衬垫仍有泄漏无泄漏完成辐射源是否在孔洞附近重新设计结构，使两者远离缩小孔洞尺寸或用截止波导磁场电场导线可滤波导线滤波导线不可滤波重新设计结构，避免导线馈通杨继深2002年8月受辐射干扰的问题诊断合格合格或改善合格不合格拔掉所有电缆检查电源线滤波器（改进）检查机箱屏蔽完成合格逐根插上电缆放开电缆电缆可拔掉电缆不可拔掉合格电缆滤波或屏蔽不合格套磁环全合格合格，还有电缆没插缩短电缆、套磁环不合格不合格无改善不合格杨继深2002年8月直接放电试验问题诊断有明确路径无明确路径放电路径附近有无敏感电路？放电路径阻抗过高，导致地线问题放电电流是否流进电路？预测静电放电电流的路径切断这个路径有无有无处理敏感电路或更改放电电流路径故障依然存在故障排除设置低阻抗放电路径故障依然存在故障排除