【经验】电源端口传导测试超标原因分析及解决方案:MKP系列薄膜电容和CMX1211系列共模电感


传导测试在电磁兼容测试中很常见,在实际工作中,发现很多厂家对于传导测试超标感到一筹莫展。本文探讨了针对电源端口传导测试超标的原因,并通过一具体传导超标整改实例,给广大厂家在整改传导时提供一些参考。
传导测试超标原因分析
传导发射,是一种沿电源、控制线或信号线传输的电磁发射,本文重点讨论沿电源线传输的电磁发射,对于沿信号线或控制线传输的电磁干扰,可以采用近似的思路进行分析。
传导测试超标的原因有很多,样机内部的结构设计、接地设计,以及一些关键元器件的选择,都会直接影响传导测试结果。结合三要素法,首先要找到样机内能够使样机传导测试失效的源头,然后针对不同的干扰源,采取分析源特性—判断干扰传输路线——采取相应措施的方法,是一定能解决问题的。
图1很清晰地标示了多数情况下,样机内部所有可能的干扰源,以及干扰是如何传播和传输的。在很多情况下,被测样机使用的是开关电源,而开关电源中的开关电路主要由开关管和高频变压器组成,它产生的尖峰电压为有较大辐度的窄脉冲,频带较宽且谐波丰富。对于样机内部使用的数字电路,其产生的干扰源频率通常较高,如果样机内部结构设计不合理,或者没有采取有效的抑制手段,干扰可以通过近场辐射或者耦合的方式,传输到电源线上,然后再传输到LISN,被接收机捕获。对于样机内部更高频率的干扰,其主要传播方式为自由空间中的平面波,这时需要进行辐射骚扰场强测试才能判断样机的EMC性能。
案例:实际的传导测试曲线如图2所示:
图2 整改前传导测试曲线
具体整改方法:
由图中可见,本测试在1MHz以下频段峰值超标,此频段一般以差模干扰为主,一般以通过加大X电容、加大输入端共模电感、保险后加差模电感或电阻等方式来解决。本案例中笔者做了以下整改:
(1)将X电容(C1)加大到0.47uF;(2)将共模电感的电感量加大到16mH重测,该开关电源传导测试通过。对于开关电路引起的传导测试超标,一个较为直接的整改思路是加强电源输入端口的滤波。X电容用来消除差模干扰;共模电感主要用来消除共模干扰,同时对减小差模干扰也有一定的帮助。
图3 整改后传导测试曲线
WIMA(威马)是全球著名的高质量、高性能薄膜电容生产商,生产的金属膜电容不会主动或被动燃烧。WIMA的MKP系列薄膜电容在真空中经过了树脂浸渍,并通过自熄性铸塑树脂封装。由于纸介质的良好氧化特性,因此它们具有突出的自修复特性,此系列电容器的额定工作温度最高为 110℃,可用在 X1、X2 和 Y2 级应用场合中,都有过VDE和UL安规认证。其详细参数特性如下:MKP-X1 R系列额定电压为440 VAC,电容范围:1000pF to 2.2uF;MKP-X2系列额定电压为305 VAC,电容范围:1000pF to 10uF;MKP-Y2系列额定电压为300 VAC,电容范围:1000pF to 1.0uF。
CMX1211系列是LAIRD推出的共模电感。共模电感,也叫共模扼流圈,常用于开关电源中过滤共模的电磁干扰信号,在板卡设计中,共模电感也是起EMI滤波的作用,用于抑制高速信号线产生的电磁波向外辐射发射。CMX1211系列的体积更小,电流可以高达50A,负载偏置下具有高稳定性和高可靠性,可高度抑制不对称干扰,此外,还可根据客户要求提供定制设计。
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