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電磁騷擾問(wèn)題的故障如何定位？一位研究電磁騷擾問(wèn)題20多年的資深專(zhuān)家——工業(yè)和信息化部電子第五研究所（中國賽寶實(shí)驗室）電磁兼容室朱立文主任，給出了極具實(shí)用指導意義的答案：我愛(ài)方案網(wǎng)分析師從產(chǎn)品內主要電磁騷擾源分析騷擾源定位、產(chǎn)品連續傳導發(fā)射問(wèn)題故障定位、產(chǎn)品斷續傳導發(fā)射問(wèn)題故障定位、產(chǎn)品輻射騷擾問(wèn)題故障定位、騷擾功率問(wèn)題故障定位6大方面讓你從容應對電磁騷擾問(wèn)題故障！ 1．電子、電氣產(chǎn)品內的主要電磁騷擾源 設備開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)回路：騷擾源主頻幾十kHz到百余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(xiàn)性電源工頻整流噪聲頻率上限可延伸到數百kHz；開(kāi)關(guān)電源高頻整流噪聲頻率上限可延伸到數十MHz。 電動(dòng)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(dòng)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(fā)射：開(kāi)關(guān)調速回路騷擾源頻率從幾十kHz到幾十MHz。 設備運行狀態(tài)切換的開(kāi)關(guān)噪聲：由機械或電子開(kāi)關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的噪聲頻率上限可延伸到數百MHz。 智能控制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(fā)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(shù)設備及各類(lèi)自動(dòng)控制設備的數字處理電路：騷擾源主頻數十MHz到數百MHz（經(jīng)過(guò)內部鎖相倍頻主頻可達數GHz），高次諧波可延伸到數GHz或十幾GHz 。2．騷擾源定位一般方法 2．騷擾源定位一般方法 2.1 根據測量曲線(xiàn)定位：依據：超標騷擾頻率范圍、超標騷擾頻域分布、窄帶還是寬帶騷擾等來(lái)判斷 2.2 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(xiàn)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(mǎn)足對應產(chǎn)品的需求? 有沒(méi)有使用標準不建議使用的半波整流和對稱(chēng)/非對稱(chēng)電源調整電路? 2.3 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(dòng)電機，電機類(lèi)型？ 設備內是否有變頻調速電路？ 設備內是否有數碼控制或智能控制電路？是否使用晶振？ 設備內是否存在程控的繼電器或開(kāi)關(guān)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(wú)線(xiàn)收發(fā)電路？ 2.4 根據功能模塊工作情況進(jìn)行故障定位： 若設備的各個(gè)模塊可以暫停和恢復工作，可以通過(guò)逐個(gè)暫停這些模塊的工作來(lái)判斷騷擾來(lái)源。 若模塊不可以獨立暫停和恢復工作，可以通過(guò)與該設備其它功能模塊一起組合進(jìn)行暫停和恢復工作，從而判斷騷擾的大概來(lái)源。 若模塊不可以獨立暫停和恢復工作，也可以通過(guò)用待判斷模塊與其它合格設備的相關(guān)功能模塊組合并測量的方式，從而判斷騷擾的大概來(lái)源。 對懷疑騷擾超標的模塊，可以用與合格模塊臵換的方式來(lái)進(jìn)行騷擾判定。 3．產(chǎn)品連續傳導發(fā)射問(wèn)題的故障定位 電子、電氣產(chǎn)品連續傳導騷擾一般測量頻率范圍為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(jìn)行。 連續傳導騷擾的主要來(lái)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 智能控制設備的晶振 數字電路電磁騷擾 開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率及諧波騷擾 當我們通過(guò)騷擾定位方式找到超標點(diǎn)的騷擾來(lái)源后，即可采用相對應的騷擾抑制措施。 3.1 射頻傳導發(fā)射試驗失敗的原因 （1）開(kāi)關(guān)電源或DC/DC變換器工作在脈沖狀態(tài)，它們本身會(huì )產(chǎn)生很強的干擾，這種干擾既有共模分量，也有差模分量。對于一般開(kāi)關(guān)電源和變換器，在1MHz以下以差模干擾為主，在1MHz以上以共模干擾為主。 （2）數字電路的工作電流是瞬變的，雖然在每個(gè)電路芯片的旁邊和線(xiàn)路板上都安裝了解耦電容，但還是會(huì )有一部分瞬變電流反映在電源中，沿著(zhù)電源線(xiàn)傳導發(fā)射。 （3）機箱內的線(xiàn)路板、電纜都是輻射源，這些輻射能量會(huì )感應進(jìn)電源線(xiàn)和電源電路本身，形成傳導發(fā)射。需要注意的是，當機箱內各種頻率的信號耦合進(jìn)電源電路時(shí)，由于電源內有許多二極管、三極管電路，會(huì )使這些不同頻率的信號相互發(fā)生混頻、調制，甚至對干擾進(jìn)行放大，從而導致嚴重的干擾。 3.2 對電源線(xiàn)的處理 （1）檢查電源線(xiàn)附近有無(wú)信號電纜存在，有無(wú)可能是因為信號電纜與電源線(xiàn)之間的耦合使電源線(xiàn)的傳導騷擾發(fā)射超標（這種情況多見(jiàn)于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(xiàn)濾波器（如果已經(jīng)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(xiàn)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。 3.3 對信號線(xiàn)的處理 （1）注意信號線(xiàn)周?chē)袩o(wú)其他輻射能量（附近的布線(xiàn)及印刷板的布局）被引到信號線(xiàn)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(xiàn)上套鐵氧體磁環(huán)（或鐵氧體磁夾）。 （3）對信號線(xiàn)進(jìn)行共模濾波，必要時(shí)采用濾波連接器（或濾波陣列板）。 4．產(chǎn)品斷續傳導發(fā)射問(wèn)題的故障定位 例如：家電類(lèi)產(chǎn)品斷續傳導騷擾標稱(chēng)測量頻率范圍148.5kHz-30MHz（實(shí)際為150kHz-30MHz）。 測量在電源端子上進(jìn)行，喀嚦聲測量的頻率點(diǎn)為：150kHz、500kHz、1.4MHz、30MHz 斷續傳導騷擾的主要來(lái)源： 恒溫控制器具，程序自動(dòng)的機器和其他電氣控制或操作的器具的開(kāi)關(guān)操作會(huì )產(chǎn)生斷續騷擾。 此類(lèi)操作一般通過(guò)繼電器和程控電子/機械開(kāi)關(guān)等實(shí)現。 此類(lèi)騷擾一般由繼電器、開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)抖動(dòng)及非純阻負載通斷所產(chǎn)生的電涌沖擊形成。 斷續傳導騷擾測試存在問(wèn)題的相應處理 從以上電子元件技術(shù)網(wǎng)的分析中我們可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(kāi)關(guān)操作產(chǎn)生的。 我們可以從以下幾個(gè)方面來(lái)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(mǎn)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(chǎn)生的斷續騷擾加以抑制，使其滿(mǎn)足測量標準的要求。 5．產(chǎn)品輻射騷擾問(wèn)題的故障定位 電子、電氣產(chǎn)品輻射騷擾場(chǎng)強測量頻率范圍30MHz-1000MHz。 測量一般在開(kāi)闊場(chǎng)或半電波暗室中進(jìn)行。 輻射騷擾的主要騷擾來(lái)源： 開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)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 智能控制設備的晶振及數字電路電磁騷擾等 輻射發(fā)射解決框圖 當我們通過(guò)騷擾定位方式找到輻射騷擾超標點(diǎn)的騷擾源后，即可采用相對應的騷擾源抑制措施。 一般來(lái)說(shuō)： 首先抑制騷擾源，這可以通過(guò)優(yōu)化電路設計、電路結構和排版，加強濾波和正確的接地來(lái)達到。 其次是要切斷耦合途徑，這可以通過(guò)正確的機殼屏蔽和傳輸線(xiàn)濾波達到。 導致輻射發(fā)射試驗失敗的原因：設備的輻射騷擾發(fā)射超標有兩種可能： 一種是設備外殼的屏蔽性能不完善； 另一種是射頻騷擾經(jīng)由電源線(xiàn)和其他線(xiàn)纜的逸出。 判斷方法是，拔掉不必要的電線(xiàn)和電源插頭，繼續做試驗，如果沒(méi)有任何改善跡象，則應當懷疑是設備外殼屏蔽性能不完善； 如果有所改善，則有可能是線(xiàn)纜的問(wèn)題。關(guān)于設備可以上上深圳電子展采購。 如果針對以上兩種可能，采取了必要措施，仍然沒(méi)有任何改進(jìn)，則有可能是設備上余下線(xiàn)纜的問(wèn)題。 工作時(shí)產(chǎn)生脈沖電壓或電流的設備在進(jìn)行輻射發(fā)射試驗時(shí)容易失敗。 設備產(chǎn)生輻射發(fā)射的原因按照影響大小排序如下： （1）設備外拖的、沒(méi)有經(jīng)過(guò)濾波的非屏蔽電纜。 設備外拖的任何電纜都是高效的輻射天線(xiàn)，無(wú)論這根電纜上是否傳輸高頻信號，它都是最主要的輻射源。 一個(gè)錯誤的概念是：只有傳輸高頻信號或數字信號的電纜才會(huì )產(chǎn)生輻射。 電纜產(chǎn)生的輻射以共模輻射為主，對于傳輸高頻信號或數字脈沖信號的電纜，所傳輸的信號本身就是輻射源。 對于傳輸低頻或直流信號的電纜，共模電壓主要由機箱內的電磁波感應上電纜，或者由線(xiàn)路板的地線(xiàn)和電源線(xiàn)噪聲引起。 （2）高頻濾波不良的電源電纜。 另一個(gè)重要的輻射源就是濾波不良的電源線(xiàn)電纜，這是一個(gè)極容易被忽視的問(wèn)題。 在電源線(xiàn)上安裝濾波器已經(jīng)成為一個(gè)規范性的設計。 但是許多人僅認識到電源線(xiàn)濾波器對傳導發(fā)射的作用，而沒(méi)有認識到它對輻射發(fā)射的影響。 實(shí)際上很多輻射發(fā)射超標都是電源線(xiàn)濾波不良引起的。 （3）非屏蔽機箱（機箱內的線(xiàn)路板和電纜）。 許多商業(yè)設備采用了沒(méi)有經(jīng)過(guò)導電涂覆處理的塑料機箱，這類(lèi)機箱對電磁波沒(méi)有屏蔽作用，因此線(xiàn)路板及內部互連電纜產(chǎn)生的輻射都是不容忽視的。 一般含有微處理器電路的設備使用非屏蔽機箱很難滿(mǎn)足商業(yè)電磁兼容標準中對輻射發(fā)射限制的要求。 （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，但是電纜屏蔽層并沒(méi)有接到正確的位臵，或者沒(méi)有按照360°端接的原則端接，從而產(chǎn)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(lái)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(xiàn)路板等輻射源時(shí)，孔洞和縫隙的泄漏十分明顯。 6．騷擾功率問(wèn)題的故障定位 一般認為，聲頻功率放大器、音/視盤(pán)機、錄音機等設備，它們30MHz以上的輻射發(fā)射主要是通過(guò)與其相連的電源線(xiàn)和其他連接線(xiàn)向外輻射的。因此可以用電源線(xiàn)和其他連接線(xiàn)上的騷擾功率來(lái)定義其輻射騷擾性能。 6.1 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(fā)射騷擾源基本相同，此處不再加以分析。 6.2 導致功率發(fā)射試驗失敗的原因 由于功率發(fā)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(xiàn)濾波裝臵的高頻插入損耗不足。 對可能存在的問(wèn)題總結如下： （1）濾波器電路沒(méi)有屏蔽，這種情況經(jīng)常發(fā)生在將濾波電路安裝在線(xiàn)路板上的場(chǎng)合，高頻干擾直接耦合進(jìn)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��； （3）使用非屏蔽機箱，導致濾波器的金屬外殼無(wú)處端接； （4）使用非屏蔽機箱，干擾直接耦合到電源線(xiàn)和信號線(xiàn)上，濾波器實(shí)際上沒(méi)有起作用； （5）在屏蔽機箱中，濾波器離電源進(jìn)口過(guò)遠、造成干擾直接耦合到電源線(xiàn)和信號線(xiàn)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(guò)大（沒(méi)有直接搭接，而是通過(guò)長(cháng)導線(xiàn)連接）； （7）濾波器的輸入線(xiàn)與輸出線(xiàn)靠得很近，發(fā)生耦合，導致濾波器的高頻插人損耗不足。 |
