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嘉峪檢測網 2024-08-26 08:27
本文主要舉例闡述接地線接地點不當導致的輻射超標的現象、原因分析,提出解決措施,并總結相關經驗。
1、現象描述:
某產品在進行輻射發射測試時, 發現在30~300MHz頻段內出現嚴重超標。
最大輻射點的幅度超過CLASS B 限值線20dB之多?
頻譜圖如下圖所示:
2、原因分析:
檢查發現, 該產品的直流供電電源線布線情況如下圖所示:
從圖上可以看出直流電源線和接地線從金屬外殼進入設備后, 連接到接線端子?
接地線從A點引出屏蔽殼體并接系統保護地 (圖中黑粗曲線), 另外A點接至外殼的G點,使機殼接地。
產生輻射的原因,一般是由共模電壓電流產生的。
構成共模輻射要有兩個必要條件(可以參考之前的文章《EMC 測試實質之輻射發射》、《天線簡介(一)
》、《天線簡介(二)》):
共模驅動源, 如兩個金屬體之間存在的電位差?
共模天線, 如一極是設備的外部接線端; 另一極是設備內部PCB的地線等?
在本案例中, 實際上已經有了構成共模輻射的必要條件, 如下圖所示:
如上圖所示,由于AG之間的連線在設備的內部, 而設備內部的工作電路是充滿噪聲干擾的。
線纜AG與內部電路的噪聲源之間可能存在容性耦合或感性耦合。
這樣線纜AG實際上已經不是純意義上的 “接地線” 了, 它拾取噪聲后成了一條被 “污染” 的線, 線兩端存在共模壓降UAG ?
圖中右邊的圖是形成共模輻射的等效圖, 從圖中可以看出,共模驅動源為存在共模電壓UAG 的線纜,輻射天線為整機系統的接地線?
由此,共模輻射的兩個條件全部滿足,形成天線輻射效應。
3、處理措施:
從前面分析可知, 要解決共模輻射的問題, 需要從形成共模輻射的兩個必要條件入手?
既然本案例中線纜AG是驅動源, 較長接地線是天線, 那么只要將其中一部分取消或將兩者的關聯關系斷開, 就可以解決共模輻射問題?
由此,提出了兩個不同的解決方法,方法一為斷開了共模噪聲源與天線之間的關聯關系, 如下圖所示:
由于G點的電位是零, 接地線不被噪聲源UAG 所驅動, 所以不能形成輻射?
方法二是減小驅動源電壓, 如下圖所示:
將AG之間的連線改成很短的線相連, 使UAG =0, 從而降低輻射?
如下圖所示是采用斷開驅動源與天線之間關聯關系的解決方案后 (即將接地線接至機柜處), 重新測試的結果:
從圖中可以看出, 低頻輻射大幅度降低, 整機輻射發射在 CLASS B 限值線下6 dB,測試通過。
4、思考與啟示:
由以上分析過程我們可以得到以下啟示和結論:
EMC 設計三要素為屏蔽? 濾波? 接地, 其中接地最為關鍵, 接地不當將造成濾波和屏蔽性能降低?
對于具有整機屏蔽設計的設備, 接地點應與屏蔽體相連, 而且要保證屏蔽體與接地點等電位?
解決電纜輻射問題需要先從兩個形成輻射的必要條件(驅動源、天線)入手?
來源:電子工程師之家