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电磁干扰故障诊断

电磁干扰故障诊断. 研发过程中： 及早发现问题，为正式产品设计提供依据 样机调试中： 确定干扰问题，排除故障，使产品尽快通过试验 现场中： 确定干扰问题原因，解决干扰问题. 准备工作. 仪器设备准备 对策器件、工具准备 数据准备. 仪器设备准备. 频谱分析仪 偶极天线（或普通杆天线） 近场探头 电流卡钳 低噪声宽带放大器（ 10kHz ~ 1GHz ）. 工具箱准备. 不同内径的分体式铁氧体磁环 47pf 、 100pf 、 470pf 、 1000pf 、 10000pf 的片状滤波器 47pf ~ 10000pf 独石电容

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Presentation Transcript

  1. 电磁干扰故障诊断 • 研发过程中：及早发现问题，为正式产品设计提供依据 • 样机调试中：确定干扰问题，排除故障，使产品尽快通过试验 • 现场中：确定干扰问题原因，解决干扰问题

  2. 准备工作 • 仪器设备准备 • 对策器件、工具准备 • 数据准备

  3. 仪器设备准备 • 频谱分析仪 • 偶极天线（或普通杆天线） • 近场探头 • 电流卡钳 • 低噪声宽带放大器（10kHz ~ 1GHz）

  4. 工具箱准备 • 不同内径的分体式铁氧体磁环 • 47pf、100pf、470pf、1000pf、10000pf的片状滤波器 • 47pf ~ 10000pf 独石电容 • 交流电容3300pf、0.47f、1f

  5. 工具箱内容 • 导电布、铜箔屏蔽胶带、绝缘胶带各一卷 • 馈通滤波器100pf、470pf、1000pf、10000pf • 电源线滤波器3A、10A各1只 • 差模扼流圈2只、共模扼流圈1只 • 焊接工具一套

  6. 自制一些小工具 • 电流卡钳 • 近场探头 • LISN和差共模分离器 • 前置放大器 • 脉冲干扰发生器

  7. 电流卡钳的原理 V ZT = V / I ZT的单位：  或 dB I

  8. 电流卡钳实物

  9. 应急制作电流卡钳 被测电缆 从工具箱中挑选一个内径合适的磁环 同轴电缆芯线与屏蔽层连接

  10. 近场探头的原理 B V V ＝ ( d  / dt ) = A ( dB / dt )

  11. 近场探头实物

  12. 自制近场探头 电磁场探头 磁场探头

  13. 自制近场探头（电磁场）

  14. 自制近场电场探头 根据使用条件，套适当的绝缘层

  15. 近场探头的实际应用 频谱分析仪 放大器 共模扼流圈 （铁氧体磁环）

  16. 简易电快脉冲发生器

  17. 自制LISN BNC座 • 所有电容引线最短 • 电阻引线最短 • 电容符合安规 L1 L2 香蕉插座，或其它合适的插座

  18. LISN电感的制作

  19. 原始数据准备 • 完整的发射测试曲线 • 超标点（包括临界点）的准确频率 • （精确到100kHz内） • 超标点的超标dB数 • 被测设备内电路的周期信号（本振信号、时钟信号、开关电源、DC-DC转换器等）的频率 试验室提供

  20. 诊断前取得基准数据 • 在开始工作前，先取得关注频率（超标频率）上的干扰发射的基准： • 辐射发射（无论什么天线） • 传导发射（无论什么传感器） 一旦定下来传感器，就不能再变（包括天线尺寸）

  21. 试验记录表 频率 超标dB数 基准数 改进后数 156MHz 17dB 65dB 45dB

  22. 深刻理解 “dB” 60dB 加滤波器 ? dB 加滤波器

  23. dB的变化举例 4% dB 6 8 50% 12 14 15% 1% 30% 25 5个潜在的泄漏源

  24. 解决发射超标的过程一 1 解决最大的泄漏源：改善量 = 20lg = 6 dB 0.5 0.5 = 8 dB 解决第二大的泄漏源：改善量 = 20lg 0.2 0.2 解决第三大的泄漏源：改善量 = 20lg = 12 dB 0.05 0.05 解决第四大的泄漏源：改善量 = 20lg = 14 dB 0.01 0.01 解决最后的泄漏源： 改善量 = 20lg = 25 dB 0.0006

  25. 解决发射超标的过程二 1 解决第三大的泄漏源：改善量 = 20lg = 1.4 dB 0.85 认为此泄漏源无关紧要，今后不再考虑。 1 解决第一大的泄漏源：改善量 = 20lg = 6 dB 0.5 0.5 解决第二大的泄漏源：改善量 = 20lg = 8 dB 0.2 0.2 解决第四大的泄漏源：改善量 = 20lg = 2 dB 0.16 0.16 解决最后的泄漏源： 改善量 = 20lg = 0.6 dB 0.15

  26. 过程二的幅度变化 dB 6 如果再返回来考虑第三大的辐射源问题： 去掉这个辐射源后，改善量： 8 2 0.6 0.15 20lg = 44 dB 0.001 没有经验的人会认为将其它措施去掉，只保留抑制第三大泄漏源的措施就可以了。 44

  27. 诊断电磁干扰问题的步骤 加上一项措施 不合格 合格 去掉最贵或最不好实现的措施 不合格 仍合格 恢复这个措施

  28. 传导发射超标的诊断 用电流卡钳分别卡在每根电源线上，读出超标点的数值 判断干扰是差模还是共模 填写超标点纪录表 直观检查不合理设计 采取措施，直到合格为止 采取措施，直到合格为止

  29. V2 V1 共模、差模电流判断 若：V = 0 差模电流 若：V  0 共模电流成份 V 1 V2 差模、共模混合 V 1= V2 仅有共模或差模

  30. 在LISN上判断共模、差模

  31. 差模发射问题 一般发生在1MHz以下，开关电源的开关频率上 原因是滤波器的差模衰减不够，特别是体积较小的滤波器 解决方法：增加一个差模电容、两个差模电感 原滤波器 电源

  32. 共模发射问题 合格 检查滤波器安装方式 重装滤波器 有问题 超标发射为共模电流 1MHz以上 更换高频性能较好的滤波器 不合格 没问题 更换共模电感更大的滤波器 没改善 1MHz以下 有所改善 试验共模损耗更大的滤波器直到合格

  33. 辐射发射超标问题 电缆有问题 解决电缆共模电流 设备联上所有电缆 合格 测量超标（临界）点，作参考值 拔掉所有电缆 完成 合格 不合格 有电缆 合格 不合格 处理滤波器，消除共模电流 有共模电流 测量电源线共模电流 不合格 只有电源电缆 检查机箱屏蔽 无共模电流 无电缆

  34. 解决电缆上的共模电流 不可滤波 使用或改善屏蔽电缆 联上某根电缆 套上铁氧体磁环 无明显 改善 100MHz以上 辐射 增强 馈通型 确定截止频率 可滤波 PCB安装型 100MHz以下 100MHz以上 增加一个磁环 滤波或屏蔽电缆 有改善 仍不合格 不合格 辐射无增强 绕1 ~ 3匝 100MHz以下

  35. 解决电源线共模电流 100MHz以上 特制宽带滤波器 更换滤波器 30MHz以下 检查滤波器安装 无问题 不合格 30~100MHz 灵活应用铁氧体磁环 高频性能较好的 多级或电感较大的 30MHz以下 不合格 30MHz以上 不合格 有问题 重新安装滤波器

  36. 诊断机箱问题 有衬垫 内部结构 衬垫安装 衬垫质量 缝隙 检查衬垫 仍有泄漏 设法密封缝隙 完成 无衬垫 无泄漏 磁场 重新设计结构，使两者远离 辐射源是否在孔洞附近 孔洞 缩小孔洞尺寸或用截止波导 电场 导线可滤波 导线滤波 馈通导线 重新设计结构，避免导线馈通 导线不可滤波

  37. 受辐射干扰的问题诊断 合格，还有电缆没插 合格 套磁环 逐根插上电缆 全合格 完成 电缆可拔掉 拔掉所有电缆 合格 不合格 不合格 电缆滤波 或屏蔽 不合格 不合格 电缆不可拔掉 合格或 改善 合格 放开电缆 缩短电缆、套磁环 合格 检查电源线滤波器（改进） 无改善 不合格 检查机箱屏蔽

  38. 直接放电试验问题诊断 故障依然存在 有 放电电流是否流进电路？ 故障排除 切断这个路径 预测静电放电电流的路径 处理敏感电路或更改放电电流路径 有 有明确 路径 放电路径附近有无敏感电路？ 无 无 放电路径阻抗过高，导致地线问题 故障依然存在 无明确 路径 设置低阻抗放电路径 故障排除

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