第一講:電磁騷擾問題的故障點定位與分析
發布時間:2012-12-13 責任編輯:echotang
導讀:電磁騷擾問題的故障如何定位?從產品內主要電磁騷擾源分析騷擾源定位、產品連續傳導發射問題故障定位、產品斷續傳導發射問題故障定位、產品輻射騷擾問題故障定位、騷擾功率問題故障定位6大方麵讓你從容應對電磁騷擾問題故障!
1.電子、電氣產品內的主要電磁騷擾源
設備開關電源的開關回路:騷擾源主頻幾十kHz到百餘kHz,高次諧波可延伸到數十MHz。
設備直流電源的整流回路:工頻線性電源工頻整流噪聲頻率上限可延伸到數百kHz;開關電源高頻整流噪聲頻率上限可延伸到數十MHz。
電動設備直流電機的電刷噪聲:噪聲頻率上限可延伸到數百MHz。
電動設備交流電機的運行噪聲:高次諧波可延伸到數十MHz。
變頻調速電路的騷擾發射:開關調速回路騷擾源頻率從幾十kHz到幾十MHz。
設備運行狀態切換的開關噪聲:由機械或電子開關動作產生的噪聲頻率上限可延伸到數百MHz。
智能控製設備的晶振及數字電路電磁騷擾:騷擾源主頻幾十kHz到幾十MHz,高次諧波可延伸到數百MHz。
微波設備的微波泄漏:騷擾源主頻數GHz。
電磁感應加熱設備的電磁騷擾發射:騷擾源主頻幾十kHz,高次諧波可延伸到數十MHz。
電視電聲接收設備的高頻調諧回路的本振及其諧波:騷擾源主頻數十MHz到數百MHz,高次諧波可延伸到數GHz。
信息技術設備及各類自動控製設備的數字處理電路:騷擾源主頻數十MHz到數百MHz,高次諧波可延伸到數GHz或十幾GHz 。
2.騷擾源定位一般方法
根據測量曲線定位:依據:超標騷擾頻率範圍、超標騷擾頻域分布、窄帶還是寬帶騷擾等來判斷。
根據被測設備工作方式和內部結構定位:
內部結構中電路板布局是否合理?
內部電纜走線是否合理?
內部濾波器(濾波電路)安裝是否合理?
內部電路接地和搭接方式是否合理?
機箱屏蔽是否滿足對應產品的需求?
有沒有使用標準不建議使用的半波整流和對稱/非對稱電源調整電路?
根據被測設備組成和功能定位:
設備內部有否二次電源,其工作方式?
設備內是否有驅動電機,電機類型?
設備內是否有變頻調速電路?
設備內是否有數碼控製或智能控製電路?是否使用晶振?
設備內是否存在程控的繼電器或開關電路?
設備正常工作是否利用電磁波或微波?
設備內是否存在工作中的無線收發電路?
根據功能模塊工作情況進行故障定位:
若(ruo)設(she)備(bei)的(de)各(ge)個(ge)模(mo)塊(kuai)可(ke)以(yi)暫(zan)停(ting)和(he)恢(hui)複(fu)工(gong)作(zuo),可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)逐(zhu)個(ge)暫(zan)停(ting)這(zhe)些(xie)模(mo)塊(kuai)的(de)工(gong)作(zuo)來(lai)判(pan)斷(duan)騷(sao)擾(rao)來(lai)源(yuan)。若(ruo)模(mo)塊(kuai)不(bu)可(ke)以(yi)獨(du)立(li)暫(zan)停(ting)和(he)恢(hui)複(fu)工(gong)作(zuo),可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)與(yu)該(gai)設(she)備(bei)其(qi)它(ta)功(gong)能(neng)模(mo)塊(kuai)一(yi)起(qi)組(zu)合(he)進(jin)行(xing)暫(zan)停(ting)和(he)恢(hui)複(fu)工(gong)作(zuo),從(cong)而(er)判(pan)斷(duan)騷(sao)擾(rao)的(de)大(da)概(gai)來(lai)源(yuan)。若(ruo)模(mo)塊(kuai)不(bu)可(ke)以(yi)獨(du)立(li)暫(zan)停(ting)和(he)恢(hui)複(fu)工(gong)作(zuo),也(ye)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)用(yong)待(dai)判(pan)斷(duan)模(mo)塊(kuai)與(yu)其(qi)它(ta)合(he)格(ge)設(she)備(bei)的(de)相(xiang)關(guan)功(gong)能(neng)模(mo)塊(kuai)組(zu)合(he)並(bing)測(ce)量(liang)的(de)方(fang)式(shi),從(cong)而(er)判(pan)斷(duan)騷(sao)擾(rao)的(de)大(da)概(gai)來(lai)源(yuan)。對(dui)懷(huai)疑(yi)騷(sao)擾(rao)超(chao)標(biao)的(de)模(mo)塊(kuai),可(ke)以(yi)用(yong)與(yu)合(he)格(ge)模(mo)塊(kuai)臵(臵)換(huan)的(de)方(fang)式(shi)來(lai)進(jin)行(xing)騷(sao)擾(rao)判(pan)定(ding)。
3.產品連續傳導發射問題的故障定位
電子、電氣產品連續傳導騷擾一般測量頻率範圍為 150kHz-30MHz或9kHz-30MHz。測量分別在電源端子及負載端子和附加端子上進行。
連續傳導騷擾的主要來源:
電源整流回路的整流噪聲
交流電機的運行噪聲
直流電機的電刷噪聲
電磁感應加熱設備的電磁騷擾
智能控製設備的晶振
數字電路電磁騷擾
開關電源的開關頻率及諧波騷擾
當我們通過騷擾定位方式找到超標點的騷擾來源後,即可采用相對應的騷擾抑製措施。
射頻傳導發射試驗失敗的原因
(1)開關電源或DC/DC變換器工作在脈衝狀態,它們本身會產生很強的幹擾,這種幹擾既有共模分量,也有差模分量。對於一般開關電源和變換器,在1MHz以下以差模幹擾為主,在1MHz以上以共模幹擾為主。
(2)數shu字zi電dian路lu的de工gong作zuo電dian流liu是shi瞬shun變bian的de,雖sui然ran在zai每mei個ge電dian路lu芯xin片pian的de旁pang邊bian和he線xian路lu板ban上shang都dou安an裝zhuang了le解jie耦ou電dian容rong,但dan還hai是shi會hui有you一yi部bu分fen瞬shun變bian電dian流liu反fan映ying在zai電dian源yuan中zhong,沿yan著zhe電dian源yuan線xian傳chuan導dao發fa射she。
(3)機箱內的線路板、電(dian)纜(lan)都(dou)是(shi)輻(fu)射(she)源(yuan),這(zhe)些(xie)輻(fu)射(she)能(neng)量(liang)會(hui)感(gan)應(ying)進(jin)電(dian)源(yuan)線(xian)和(he)電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)本(ben)身(shen),形(xing)成(cheng)傳(chuan)導(dao)發(fa)射(she)。需(xu)要(yao)注(zhu)意(yi)的(de)是(shi),當(dang)機(ji)箱(xiang)內(nei)各(ge)種(zhong)頻(pin)率(lv)的(de)信(xin)號(hao)耦(ou)合(he)進(jin)電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)時(shi),由(you)於(yu)電(dian)源(yuan)內(nei)有(you)許(xu)多(duo)二(er)極(ji)管(guan)、三極管電路,會使這些不同頻率的信號相互發生混頻、調製,甚至對幹擾進行放大,從而導致嚴重的幹擾。
對電源線的處理
(1)檢查電源線附近有無信號電纜存在,有無可能是因為信號電纜與電源線之間的耦合使電源線的傳導騷擾發射超標(這種情況多見於超標頻率的頻段較高的情況下)。如有,或拉大兩者間的距離,或采取屏蔽措施。
(2)加裝電源線濾波器(如果已經有濾波器。則換用高性能的濾波器),要特別注意安裝位臵(盡可能放在機箱中電源線入口端)和安裝情況,要保證濾波器外殼與機箱搭接良好、接地良好。對信號線的處理
(1)注意信號線周圍有無其他輻射能量(附近的布線及印刷板的布局)被引到信號線上。如有,或拉大兩者的距離,或采取屏蔽措施,或考慮改變設備內部布局和印刷板的布局。
(2)在信號線上套鐵氧體磁環(或鐵氧體磁夾)。
(3)對信號線進行共模濾波,必要時采用濾波連接器(或濾波陣列板)。
4.產品斷續傳導發射問題的故障定位
例如:家電類產品斷續傳導騷擾標稱測量頻率範圍148.5kHz- 30MHz(實際為150kHz-30MHz)。
測量在電源端子上進行,喀嚦聲測量的頻率點為:150kHz、500kHz、1.4MHz、 30MHz
斷續傳導騷擾的主要來源:
恒溫控製器具,程序自動的機器和其他電氣控製或操作的器具的開關操作會產生斷續騷擾。
此類操作一般通過繼電器和程控電子/機械開關等實現。
此類騷擾一般由繼電器、開關的觸點抖動及非純阻負載通斷所產生的電湧衝擊形成。
斷續傳導騷擾測試存在問題的相應處理
從以上分析,我們知道若設備存在斷續騷擾測試不合格,一般是由設備的程控開關操作產生的。我們可以從以下幾個方麵來
考慮處理對策:
一是從內部電路和結構上考慮,減少其斷續騷擾,使其滿足測量要求。
二是從電源電路和電源結構入手,在電源中采取適當的措施,對內部電路產生的斷續騷擾加以抑製,使其滿足測量標準的要求。
5.產品輻射騷擾問題的故障定位
電子、電氣產品輻射騷擾場強測量頻率範圍30MHz-1000MHz。
測量一般在開闊場或半電波暗室中進行。
輻射騷擾的主要騷擾來源:
開關電源的開關頻率及諧波騷擾
交流電機的運行噪聲、直流電機的電刷噪聲
電磁感應設備的電磁騷擾
智能控製設備的晶振及數字電路電磁騷擾等
輻射發射解決框圖
當我們通過騷擾定位方式找到輻射騷擾超標點的騷擾源後,即可采用相對應的騷擾源抑製措施。一般來說:首先抑製騷擾源,這可以通過優化電路設計、電路結構和排版,加強濾波和正確的接地來達到。其次是要切斷耦合途徑,這可以通過正確的機殼屏蔽和傳輸線濾波達到。
導致輻射發射試驗失敗的原因:設備的輻射騷擾發射超標有兩種可能:一種是設備外殼的屏蔽性能不完善;lingyizhongshishepinsaoraojingyoudianyuanxianheqitaxianlandeyichu。panduanfangfashi,badiaobubiyaodedianxianhedianyuanchatou,jixuzuoshiyan,ruguomeiyourenhegaishanjixiang,zeyingdanghuaiyishishebeiwaikepingbixingnengbuwanshan;ruguoyousuogaishan,zeyoukenengshixianlandewenti。ruguozhenduiyishangliangzhongkeneng,caiqulebiyaocuoshi,rengranmeiyourenhegaijin,zeyoukenengshishebeishangyuxiaxianlandewenti。gongzuoshichanshengmaichongdianyahuodianliudeshebeizaijinxingfushefasheshiyanshirongyishibai。
[page]
設備產生輻射發射的原因按照影響大小排序如下:
(1)設備外拖的、meiyoujingguolvbodefeipingbidianlan。shebeiwaituoderenhedianlandoushigaoxiaodefushetianxian,wulunzhegendianlanshangshifouchuanshugaopinxinhao,tadoushizuizhuyaodefusheyuan。yigecuowudegainianshi:隻(zhi)有(you)傳(chuan)輸(shu)高(gao)頻(pin)信(xin)號(hao)或(huo)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)的(de)電(dian)纜(lan)才(cai)會(hui)產(chan)生(sheng)輻(fu)射(she)。電(dian)纜(lan)產(chan)生(sheng)的(de)輻(fu)射(she)以(yi)共(gong)模(mo)輻(fu)射(she)為(wei)主(zhu),對(dui)於(yu)傳(chuan)輸(shu)高(gao)頻(pin)信(xin)號(hao)或(huo)數(shu)字(zi)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)的(de)電(dian)纜(lan),所(suo)傳(chuan)輸(shu)的(de)信(xin)號(hao)本(ben)身(shen)就(jiu)是(shi)輻(fu)射(she)源(yuan)。對(dui)於(yu)傳(chuan)輸(shu)低(di)頻(pin)或(huo)直(zhi)流(liu)信(xin)號(hao)的(de)電(dian)纜(lan),共(gong)模(mo)電(dian)壓(ya)主(zhu)要(yao)由(you)機(ji)箱(xiang)內(nei)的(de)電(dian)磁(ci)波(bo)感(gan)應(ying)上(shang)電(dian)纜(lan),或(huo)者(zhe)由(you)線(xian)路(lu)板(ban)的(de)地(di)線(xian)和(he)電(dian)源(yuan)線(xian)噪(zao)聲(sheng)引(yin)起(qi)。
(2)高頻濾波不良的電源電纜。
另ling一yi個ge重zhong要yao的de輻fu射she源yuan就jiu是shi濾lv波bo不bu良liang的de電dian源yuan線xian電dian纜lan,這zhe是shi一yi個ge極ji容rong易yi被bei忽hu視shi的de問wen題ti。在zai電dian源yuan線xian上shang安an裝zhuang濾lv波bo器qi已yi經jing成cheng為wei一yi個ge規gui範fan性xing的de設she計ji。但dan是shi許xu多duo人ren僅jin認ren識shi到dao電dian源yuan線xian濾lv波bo器qi對dui傳chuan導dao發fa射she的de作zuo用yong,而er沒mei有you認ren識shi到dao它ta對dui輻fu射she發fa射she的de影ying響xiang。實shi際ji上shang很hen多duo輻fu射she發fa射she超chao標biao都dou是shi電dian源yuan線xian濾lv波bo不bu良liang引yin起qi的de。
(3)非屏蔽機箱(機箱內的線路板和電纜)
許xu多duo商shang業ye設she備bei采cai用yong了le沒mei有you經jing過guo導dao電dian塗tu覆fu處chu理li的de塑su料liao機ji箱xiang,這zhe類lei機ji箱xiang對dui電dian磁ci波bo沒mei有you屏ping蔽bi作zuo用yong,因yin此ci線xian路lu板ban及ji內nei部bu互hu連lian電dian纜lan產chan生sheng的de輻fu射she都dou是shi不bu容rong忽hu視shi的de。一yi般ban含han有you微wei處chu理li器qi電dian路lu的de設she備bei使shi用yong非fei屏ping蔽bi機ji箱xiang很hen難nan滿man足zu商shang業ye電dian磁ci兼jian容rong標biao準zhun中zhong對dui輻fu射she發fa射she限xian製zhi的de要yao求qiu。
(4)屏蔽層端接不良的屏蔽電纜。
有些設備雖然采用屏蔽電纜作為互連電纜,但是電纜屏蔽層並沒有接到正確的位臵,或者沒有按照360°端接的原則端接,從而產生輻射。
(5)屏蔽機箱上的縫隙和孔洞
屏蔽機箱的泄漏主要來自機箱上的孔洞和縫隙。特別是當孔洞和縫隙附近有電纜、線路板等輻射源時,孔洞和縫隙的泄漏十分明顯。
6.騷擾功率問題的故障定位
一般認為,聲頻功率放大器、音/視盤機、錄音機等設備,它們30MHz以(yi)上(shang)的(de)輻(fu)射(she)發(fa)射(she)主(zhu)要(yao)是(shi)通(tong)過(guo)與(yu)其(qi)相(xiang)連(lian)的(de)電(dian)源(yuan)線(xian)和(he)其(qi)他(ta)連(lian)接(jie)線(xian)向(xiang)外(wai)輻(fu)射(she)的(de)。因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)用(yong)電(dian)源(yuan)線(xian)和(he)其(qi)他(ta)連(lian)接(jie)線(xian)上(shang)的(de)騷(sao)擾(rao)功(gong)率(lv)來(lai)定(ding)義(yi)其(qi)輻(fu)射(she)騷(sao)擾(rao)性(xing)能(neng)。
形成騷擾功率泄漏的騷擾源分析
騷擾功率泄漏的騷擾源與輻射發射騷擾源基本相同,此處不再加以分析。
導致功率發射試驗失敗的原因
由於功率發射試驗的頻率較高(30~300MHz),因此導致這項試驗失敗的主要原因是電源線濾波裝臵的高頻插入損耗不足。
對可能存在的問題總結如下:
(1)濾波器電路沒有屏蔽,這種情況經常發生在將濾波電路安裝在線路板上的場合,高頻幹擾直接耦合進濾波電路,造成濾波器失效;
(2)濾波器本身高頻性能不良,在100MHz以上插入損耗很小;
(3)使用非屏蔽機箱,導致濾波器的金屬外殼無處端接;
(4)使用非屏蔽機箱,幹擾直接耦合到電源線和信號線上,濾波器實際上沒有起作用;
(5)在屏蔽機箱中,濾波器離電源進口過遠、造成幹擾直接耦合到電源線和信號線上;
(6)在屏蔽機箱中,濾波器外殼與金屬機箱之間連接阻抗過大(沒有直接搭接,而是通過長導線連接);
(7)濾波器的輸入線與輸出線靠得很近,發生耦合,導致濾波器的高頻插人損耗不足。
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