傳導騷擾超標的幾種常用整改方法

文 | 賽寶質量安全檢測中心 郭遠東

傳導騷擾超標的幾種常用整改方法

文 | 賽寶質量安全檢測中心 郭遠東

本文針對EMC測試中常見的傳導發射測試，結合幾個實際的產品整改案例，歸納思路，總結傳導測試不合格的整改方法，試圖找出深層、較為共性的原因，為企業在進行產品設計和通過測試時提供參考。

電磁兼容；傳導發射；開關電源；濾波；騷擾路徑

前言

傳導測試在電磁兼容測試中很常見，在實際工作中，發現很多廠家對于傳導測試超標感到一籌莫展。本文試圖從探討傳導測試超標的原因講起（主要針對電源端口），并列舉一些常見的整改傳導超標的實用方法，給廣大廠家在整改傳導時提供一些參考。

1.導測試為什么會超標

傳導發射，是一種沿電源、控制線或信號線傳輸的電磁發射，本文重點討論沿電源線傳輸的電磁發射，對于沿信號線或控制線傳輸的電磁干擾，可以采用近似的思路進行分析。

傳導測試超標的原因有很多，樣機內部的結構設計、接地設計，以及一些關鍵元器件的選擇，都會直接影響傳導測試結果。結合三要素法，首先要找到樣機內能夠使樣機傳導測試失效的源頭，然后針對不同的干擾源，采取分析源特性——判斷干擾傳輸路線——采取相應措施的方法，是一定能解決問題的。

圖1很清晰地標示了多數情況下，樣機內部所有可能的干擾源，以及干擾是如何傳播和傳輸的。在很多情況下，被測樣機使用的是開關電源，而開關電源中的開關電路主要由開關管和高頻變壓器組成，它產生的尖峰電壓為有較大輻度的窄脈沖，頻帶較寬且諧波豐富。對于樣機內部使用的數字電路，其產生的干擾源頻率通常較高，如果樣機內部結構設計不合理，或者沒有采取有效的抑制手段，干擾可以通過近場輻射或者耦合的方式，傳輸到電源線上，然后再傳輸到LISN，被接收機捕獲。對于樣機內部更高頻率的干擾，其主要傳播方式為自由空間中的平面波，這時需要進行輻射騷擾場強測試才能判斷樣機的EMC性能。

開關電源的原理本文不再復述。開關電源的工作頻率一般都在20KHz以上，電源線路內的dv/dt、di/dt很大，產生很大的浪涌電壓、浪涌電流和其它各種電磁騷擾。下面結合一張典型的開關電源電路圖（圖2），來分析開關電路中電磁騷擾產生的主要原因：

（1）開關管負載為高頻變壓器初級線圈，是感性負載。在開光管導通瞬間，初級線圈產生很大的涌流，并在初級線圈的兩端出現較高的浪涌尖峰電壓；在開關管斷開瞬間，由于初級線圈的漏磁通，致使一部分能量沒有從一次線圈傳輸到二次線圈，儲藏在電感中的這部分能量將和集電極電路中的電路、電阻形成帶有尖峰的衰減振蕩，疊加在關斷電壓上，形成關斷電壓尖峰。這種電源電壓中斷會形成與初級線圈接通時一樣的沖擊電流瞬變，這個產生會傳導到輸入/輸出端，形成傳導騷擾。

（2）脈沖變壓器初級線圈，開關管和濾波電容構成的高頻開關電流環路可能會產生較大的空間輻射，形成輻射騷擾。如果電容濾波容量不足或高頻特性不好，電容上的高頻阻抗會使高頻電流以差模形式傳導到交流電源中形成傳導騷擾。同時變壓器的初、次級之間存在分布電容，使得初級回路中產生的騷擾向次級回路傳遞，一方面加大騷擾傳遞環路，另一方面將有更多的電流流入LISN，從而進一步惡化樣機的EMI特性。

將上述的騷擾傳遞路徑以示意圖的形式給出如圖3所示。

對于由數字電路或者其他窄帶干擾源而引起的傳導測試超標，常見的是由公共阻抗、不良接地和近場耦合這些方式引起。在高頻情況之下，電路因為存在分布參數將會變得復雜，但是這時的分析方法和剛才分析開關電源的思路基本一致，只要能夠在電路中找出所有可能的干擾傳播途徑，那么問題將會迎刃而解。

2.些典型案例的處理方法

案例一：上面圖2給出的開關電源，實際的傳導測試曲線如圖4所示。

整改方法：

(1) 將X電容（C1）加大到0.47μF

(2) 將共模電感L2的電感量加大到16mH

重測，該開關電源傳導測試通過。對于開關電路引起的傳導測試超標，一個較為直接的整改思路是加強電源輸入端口的濾波。X電容用來消除差模干擾；共模電感主要用來消除共模干擾，同時對減小差模干擾也有一定的幫助。

案例二：某開關電源傳導測試曲線如圖5所示。

整改方法：

發現該開關電源使用了不帶屏蔽層的變壓器，選用帶屏蔽層的變壓器，將屏蔽層接至變壓器的初級地，重測合格。

分析：結合圖3的開關電源騷擾傳遞示意圖，可以看出，由于初級線圈和次級線圈間存在耦合電容，開關電源變壓器初級的共模噪聲可以向次級傳遞，這是開關電源產品EMI問題的一個主要原因。為截斷這種騷擾傳遞的路徑，一種行之有效的方法是：在繞制變壓器時，在初級與次級之間加上屏蔽層，并接至初級地。屏蔽層的電位為零，騷擾傳遞到屏蔽層時，又被引回到初級。這種做法有點類似于“靜電屏蔽”。

案例三：某高頻無極燈（工作頻率2.56MHz）的傳導測試曲線如圖6所示。

整改方法：

(1) 調整輸入電路中EMI濾波器件的參數，同時選用四槽的共模扼流圈（高頻特性好）

(2) 無極燈燈管的金屬底座與高頻發生器的接地點相連

(3) 切斷電源接地點——高頻發生器外殼接地點A——高頻發生器金屬外殼——高頻發生器外殼接地點B——電源接地點這個大的環路

(4) 在電源輸入線上加套磁環

分析：對于樣機內部高頻信號產生的干擾，首先需要合理選用組成電源輸入端濾波電路的元件。本案例中選用的四槽共模扼流圈，由于其匝間分布電容比普通的兩槽線圈要小得多，所以其高頻特性也相對較好。其次，處理這種高頻信號及其諧波造成的測試超標，還要仔細觀察分布參數。可采取短路或者靜電屏蔽的方法處理電路中的分布電容；采取改變接地點的方法減小或者消除由接地點不同造成的地阻抗，地阻抗常常是造成共模干擾的主要原因之一。

如果采取了濾波、接地等措施，樣機仍然無法滿足測試要求，且此時超標頻點頻率較高時，我們可以斷定樣機內部存在一個環路。本案例中，如前所述的樣機內部的環路會接收一定量的磁通，當該環路中的磁通量發生變化時，環路中將感應出電流，而且對于特定大小的環路，環路接收天線將在特定的頻率上產生諧振。本案例中的環路為地環路，當地環路中含有了感應出的騷擾電流后，必然會導致EMI測量接收機檢測出更大的騷擾。

除上述措施之外，對于類似本案例中的高頻干擾，加鐵氧體元件也是一種有效的辦法。

案例四：某空氣加濕器傳導測試不通過，采取濾波措施后，發現2MHz～3MHz中間有一頻點仍舊超標，但其他頻段測試裕量很大。仔細分析樣機內各功能模塊，發現樣機內有一個超聲波發生器，其工作頻率剛好為超標的頻點頻率。

采取的整改方法有：

(1) 電源輸入端口加強濾波。

(2) 將超聲波發生器所在的電路板的輸入輸出排線剪短，并且在兩組DC輸入線上加裝電解電容與瓷片電容，和電感組成LC濾波。

重測的傳導測試曲線如圖7。

分析：樣機內各模塊之間的互聯排線如果過長，會在高頻時顯示高阻抗。共模干擾電流由干擾源流出，流經互聯排線時會形成共模電壓，這個電壓再驅動排線往空間輻射高強度的干擾。電源輸入線接收到該干擾信號，然后傳輸到LISN，從而被接收機捕獲。

對于這種原因造成的傳導測試超標，我們可以將樣機內部的互聯排線變短，同時在互聯排線的直流電源和地之間增加LC濾波電路。試驗證明，這種方法可以有效的減小共模電流，降低干擾發射幅度，從而保證了測試合格。

3.結

綜上所述，我們討論了幾種針對不同類型產品的傳導測試整改方法。歸納如下：

3.1.強電源輸入端口的濾波。當采用的濾波元件參數不滿足要求時，選用大電容、大電感的組合，或者將一級濾波電路改為二級濾波電路。

3.2.產品采用開關電源時，建議選用帶有屏蔽層的變壓器，可以很好的起到隔斷開關電源噪聲傳遞路徑的作用，從而使產品滿足傳導測試要求。

3.3.于傳導測試超標發生在較高頻段的情況（通常為10MHz～30MHz），要注意分析產品內部的高頻信號，以及這些信號是通過何種方式，影響了電源端的傳導測試結果。在掌握了騷擾傳遞的方式、路徑之后，問題就會變的簡單許多。

[1] 鄭軍奇. EMC（電磁兼容）設計與測試案例分析 [M]. 2006年 北京: 電子工業出版社, 起止頁碼：P58～61

[2] 王潁凱 郭遠東 高頻無極燈電源端子騷擾電壓整改實例 安全與電磁兼容2008年 第5期 起止頁碼：P65～66

Several Common Rectif i cation Methods of Excessive Conducted Emission

As regards common EMC test----conducted emission testing, combined with a few cases of actual product rectification, this article sums up the rectification of methods of conducted emission, and tries to find deeper, more common reasons to guide enterprises in product design and to pass the tests.

EMC；conducted emission；switching power supply；filter；harassment path

郭遠東（1985.1—）男，畢業于北京理工大學自動化專業，學士學位。現任工業和信息化部電子第五研究所質量安全檢測中心電磁兼容室工程師，主要從事電磁兼容檢測與研究工作。通信地址：廣州市1501信箱07分箱（510610）