【故障案例】某产品EMC传导发射超标问题分析与整改

电子设计联盟

【摘要】
& W! }: V! Y' D, _/ b' v$ P某产品在入网测试电磁骚扰项目中，直流电源端口（DC端口）传导发射测试超标严重，在低频150kHz~2MHz之间，某些频点超标10dBuV以上。经过对电源单板现场整改，再次测试DC端口传导发射顺利通过，余量在5dBuV以上。

, R4 U& q& W0 J& i一、问题描述
$ s+ G" l' _1 D8 A- E/ Q( Y& AXX产品在入网测试电磁骚扰测试中，直流电源端口（DC端口）传导发射测试超标，在低频150kHz~2MHz之间，某些频点超标10dBuV以上。具体测试结果见图1。

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0 l! ^" y8 S' c4 R图1 DC端口传导发射测试结果

* a! w0 K/ A( ~5 ~/ k5 D二、问题分析
$ @4 W& `7 F- ]. w, t) D+ ~传导发射是产品emc测试中最为棘手的几个项目之一，其主要度量产品本身产生的电磁骚扰水平。解决电磁骚扰问题，首先需要明确骚扰源在哪？骚扰源是通过何种耦合途径传播的？进而根据骚扰源的性质和耦合传播方式，采取相应的EMC设计措施，包括接地设计、滤波设计、隔离设计等等，解决电磁骚扰问题，实现产品的电磁兼容。
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图2 电磁骚扰问题解决思路

9 _8 l$ ~+ [4 I- Y9 Y就本问题而言，骚扰源和耦合途径都是比较明确的。我们公司内部进行了测试复现，产品配置与前方现场相同，经过测试分析确定骚扰源来自于系统DC电源电路，包括系统电源板和主控板开关电源电路。耦合途径则是-48V和-48VRTN电源线，且为传导耦合方式。因此本问题的重点在于寻找合适的EMC设计措施，对现场进行整改，如接地设计、滤波设计等。

: L4 W, O( b: Y6 ?三、问题解决
; g2 j" N& `) Y( Q3 q$ G/ g根据前方测试现场照片显示，DC电源线为2芯电源供电蓝线（-48V），黑线（-48VRTN）。但是该产品设计的是3芯电源线，除了上述两根电源线外，另有一根黑线，用于系统工作地GNDD的引出。在正常使用过程中，GNDD需要与-48VRTN线在机柜内和机柜保护地GNDP汇聚在一起，最后通过一根接地线连接至机房的接地排，采取复合接地方式，实现系统DC-C（Connected）接地方式。
$ V  {9 X1 `) f: y) W/ a% K- d: A. a因甲方测试现场无法提供3芯电源线，导致GNDD无法从单板引出，因此要求前方对该产品电源板进行改造，在单板内部将GNDD与-48VRTN用导线短接，形成共地，具体见图3。
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图3 采用导线将GNDD与-48VRTN短接
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系统工作地GNDD与-48VRTN短接共地后，再与机柜的保护地GNDP相连，形成GNDD、-48VRTN和GNDP三地合一，即复合接地方式，实现系统的DC-C方式。三地合一主要有两个目的：其一是为了形成三地的等势面，避免在浪涌或局部高电压下，各平面间、平面与信号间、信号与信号间形成的电位差过大，导致单板内部器件损坏。其二则是为整个系统提供最低的阻抗回路。三地合一后DC端口传导发射测试结果见图4。从图4可以看出，与最初测试结果相比（图1），噪声普遍下降10dBuV以上，某些频点下降高达20~30dBuV，由此看出，三地合一对DC电源传导骚扰影响是非常显著的。

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图4 整改后DC端口传导发射测试结果

四、总结
从整改后的最终测试结果可以看出，本次整改效果非常显著。与最初的测试结果相比，无论是在低频段还是高频段，DC端口的噪声均有显著下降，某些频点噪声甚至下降30dBuV以上。系统的接地设计对于改善系统的电磁兼容水平有重要的作用，这在本例中得到了充分地体现。
通过本次案例，总结如下两点经验，供其它产品出现类似问题时参考和借鉴。
1）电磁骚扰问题的发生，必然存在骚扰源和耦合途径，解决此问题，首先必须要分析确定哪个是骚扰源？通常电路中

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! o6 E( Z. v0 h: w! c5 P: C，或者
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比较大的信号是电路中的主要骚扰源，如电源、时钟电路、风扇、继电器、感性负载、高速IC电路等。确定骚扰源后就需要确定骚扰的耦合途径，是传导耦合还是辐射耦合，是共地耦合还是空间耦合等等？只有确定了骚扰源和耦合途径，才能确定有效的EMC解决方法，包括采取接地、滤波、屏蔽、隔离等手段。
( y2 J: I6 c8 U) M4 g: {2）通常系统的接地方式有两种，分别为DC-I（Isolated）和DC-C（Connected）。对于产品需采取何种接地方式，需根据产品原定设计方案和实际使用情况而定。对于本案例而言，系统需采取DC-C的复合接地方式。