探讨电源模块引起的尖峰单支EMI超标

时间： 2024-10-13 来源：韬略科技EMC公众号

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随着电子产品的类型和功能模块日益多样化，对此要求的传输速率也日益提高，在模块集成度多和传输速率提高的背景下，电子产品EMI超标的源头模块也日益多样化。

今天带来的是电源模块引起的尖峰单支EMI超标，这和传统认知的时钟噪声源头是完全相反的。

EMI测试时钟超标波形

在EMI测试中时钟噪声超标的测试波形图如下：

时钟噪声超标测试数据图（1）

通过上图可以看出时钟的超标是尖峰单支形状的测试数据（有规律的单支信号波形），而且两个单支之间的频率间隔为固定频率，与超标的时钟基频为倍频的关系。

为什么时钟噪声信号会是这样的测试波形呢？

那是因为大部分的时钟信号是一个稳定的单一频率信号，在示波器上是稳定的方波形态，经过傅里叶变换后在频谱上会呈现为一根根的单支，而且通常噪声的dB也不会太低，单支之间会呈现倍频的关系。

时钟示波器波形图（2）

时钟频谱仪波形图（3）

整改案例

经过上述的解释可以知道时钟的波形图为尖峰单支数据信号波形，而传统的电源模块开关电源EMI测试超标的图形基本都为包络信号，这也让大家有了固有的认知就是“时钟噪声数据为尖峰单支图形，开关电源噪声超标为包络图形”，所以在看见单支超标数据时大家都会关注的产品通讯时钟的问题，这个认知是没错的，但也不是绝对的！

本次的案例恰恰是违背上面的固有经验理论知识的，在电源模块中也会有时钟噪声数据波形超标。下面是一款车载屏产品的EMI测试数据图片，可以看出在150MHz-200MHz之间有一个频率间隔为10MHz的尖峰单支超标数据，看到这个波形的情况下，固有认知会让寻找问题点的重心落在产品的通讯时钟上，可是该产品根本没有这个10MHz的时钟频率，这个时候就很容易给误导产生疑惑一直找不到问题点，整改时长也会大大延长。有时跳出固有的知识体系会给自己带来不一样的收获。

产品传导测试波形图（4）

产品传导测试波形图（5）

【分析】：

当用频谱仪寻找问题的根源时，有一个颠覆认知的发现，10MHz左右的尖峰单支数据的源头是来自产品的背光开关电源部分，测试方法和波形图如下：

问题点定位测试图（6）

频谱仪测试数据图（7）

【措施】：

最终在背光开关电源模块的负压端加入了1nf滤波电容后问题点得以解决，测试数据图如下：

整改后测试数据图（8）

总结

通过本次的案例分析可知，电源内部的设计时应该是有内部集成振荡器导致的尖峰单支超标数据，这也很好的提醒了我们，传统的认知经验固然重要，但是产品和技术是在不断迭代革新的，在传统经验认知受到冲击挑战时，要勇于跳出固有的认知体系，重新对问题点进行分析，可以会带来不一样的收获。

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