本文主要就接地環路對傳導騷擾測試的影響進行簡要舉例分析,為我們以后的測試方法提供參考。
1、現象描述
某電子設備在進行傳導騷擾測試時,在3MHz左右的頻率點出現了超限的情況,其測試頻譜圖如下圖所示:
該電子產品有外接的電源線和信號線,超限的點正好是在電源接口傳導測試時產生的。EUT的接地線就近接了參考接地板,其測試連接示意圖如下所示:
測試連接示意圖
2、原因分析
上圖中的EUT為被測設備,LISN為線性阻抗穩定網絡。
在分析該產品傳導騷擾測試超限之前,我們來簡要了解一下LISN的內部基本原理。

電源端口傳導騷擾測試連接圖
上圖為電源模擬網絡LISN的內部原理圖,圖中參數介紹如下:
線1和線2分別為電源的正負極,或者為相線和零線。
50uH和10uF主要是用于旁路來自于電網側的噪聲干擾,最大程度上為EUT提供未經干擾的電源,防止該噪聲干擾電流流入測試儀器,從而干擾測試數據的準確性和可重復性。
有的設備中該電感為5uH,有的該電容設置為1uF,如下圖所示,只是濾波的截止頻率不同而已。
0.25uF的電容主要是起到隔直通交的作用,因為直流分量會損壞接收機。
測試過程中,被測電壓瞬態有存在尖峰的可能性,這樣會損壞頻譜分析儀,但該電容可以吸收尖峰,從而保護了接收機。
為什么選擇0.1uF或者0.25uF這個數值?因為對于150k到30M之間的CE干擾成分,0.1uF~0.25uF可以視作短路,不影響測試結果,同時對50Hz(0.1uF在50Hz下的阻抗為31830.99Ω)工作頻率表現為比較大的阻抗,不損耗功率傳輸。
1KΩ電阻主要用于給0.25uF的電容放電。
因為在一次測試結束后,50Ω電阻會斷開,這時就需要將電容接地來提供電荷釋放路徑,否則在高壓EMC測試中,該電容上會一直都有200V以上高壓,放電時間保守估計要10分鐘,增加1kΩ電阻,可以加快放電。
50Ω電阻位于接收機內部,其主要作用是將噪聲電流轉換為噪聲電壓,并起到阻抗匹配的作用,防止發生反射。
根據前面對LISN的分析,測試連接示意圖的等效原理可以用下圖來表示:
圖中箭頭表示共模傳導騷擾的電流方向, 它在25Ω(兩個50Ω 電阻并聯等效電阻)電阻上產生的壓降即我們所測量到的共模傳導騷擾電壓。
從圖中我們可以看出, 電源線、EUT、LISN、EUT接地線以及參考接地板之間形成了一個較大的環路。
根據電磁理論, 環路相當于一個環形天線。當環路中的磁通發生變化時,將在環路中感應出電流,其大小與環路面積成正比,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。
當環路中有感應電流時,流過25Ω電阻的電流也將相應增大。既而使得我們測量的傳導騷擾的值也將增大。
傳導騷擾測試通常在屏蔽室中進行(有些大型設備除外,如CT、MR等大型醫療設備)。那環路接收的干擾是從哪里來的呢?
如下圖所示,干擾一般來自于EUT本身,通常為外殼和信號線纜產生的輻射。
3、處理措施
根據前面分析,測試干擾原因主要是因為測試環路太大,那我們可以從減小環路入手。
如下圖所示:
我們改變EUT接地線的連接方式,即將EUT和LSIN的接地線接在一起,不再就近接地,同時保證接地線與電源線平行布線,并保證電源線和接地線的間距小于5mm。
這樣電源線和接地線形成的環路面積大大減小,重新進行測試,測試通過,驗證了分析的正確性。
4、思考和啟示
經過上面的分析,我們都可以得到下面的啟示:
在進行傳導騷擾測試時,一定要將接地線與電源線一起布線(間距小于5mm),不能按 “就近接地” 的方式, 以免產生較大的環路,接收到意外的干擾。
對于本身低頻 (150KHz~30MHz)輻射較大的產品, 如果產品帶有信號線, 測試時要特別注意電源線、EUT、LISN、EUT接地線及參考接地板之間形成的環路。
本案例并非是產品設計的問題,而是在測試時的配置連接問題,如果出現測試不通過,雖然可以通過在電源接口處加濾波器解決,但是這無疑會增加產品的成本,所以排除不合理的測試配置因素是最經濟有效的。
