电磁辐射的定义_谐振电路到底威力在哪里?

EMC/EMI设计

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今天我们要研究的一个整改案例是一个为二次开发项目,在进行CISPR22 RE ClassB测试中,RE辐射超标了10几dB,其超标频点来自于13.56MHz的高次谐波:149.16MHz,176.28MHz,203.4MHz,230.52MHz。看看我们的工程师是如何整改的。

为什么要研究电磁辐射?

电磁辐射的定义----电场和磁场的交互变化产生的电磁波,电磁波向空中发射或泄露的现象。电子产品可以产生有意辐射发射,相当于我们专门做了一个天线,利用有意电磁辐射来进行通信,同理,其可应用与干扰通信(军事电磁战等),医疗设施等等。电子产品也可以产生无意发射,这是我们不愿意看到的,这些无意发射一般干扰电平较低,但他们会影响天线接收,占用有意发射信道,长期辐射人体,保密信息泄密等等。

我们要加强有意发射,消灭或者减轻无意发射。

谐振电路

谐振电路到底威力在哪里?

谐振电路

在上图中,电容两端的电压被放大至Q倍,本项目输入电压为3V,Q值为50,因此13.56MHz的载波被放大至150V,dV/dt那是相当恐怖。

【现象描述】

某项目为二次开发项目,在进行CISPR22 RE ClassB测试中,RE辐射超标了10几dB,其超标频点来自于13.56MHz的高次谐波:149.16MHz,176.28MHz,203.4MHz,230.52MHz。

谐振电路

【原因分析】

快速定位:从RE辐射摸底测试来看,辐射超标的频点主要来自于200MHz左右,通过RE辐射排查法,我们发现在通信及供电线缆上扣一个镍锌铁氧体磁环,辐射超标点立马降低了20dB,结果合格。

深入研究:对比此项目的第一次开发,我们领取了几台样机,发现所有样机都合格,并没有超标。然后我们再领取二次开发的四台样机,发现有的仍然超标很大,有的竟然可以靠近限值下方,余量不大,但结果合格。

经过与项目组沟通,对比原理图及PCB,我们查明了原因,原来二次开发是由于要加硬件模块,把原有的PCB布局关键点改动了很大,那就是将内部线缆经由的地方放置了13.56MHz的RF滤波电感,内部线缆经由RF电感将高压带出引至外部线缆,导致辐射超标。
 

而导致有的合格有的不合格,其原因在于装配的时候有的线缆离RF电感近,有的远,所以导致结果不一样。
 

经过将线缆与RF电感全部拉远,发现所有机器的RE结果全部合格。

【整改方案】

对于已经生产机器,将内部线缆部分双绞拧至最短,使得内部线缆部分原理RF电感,结果全部OK。对于接下来机器,可以将这个拧线缆的动作节省掉,将RF电感移动到PCBA另外一边放置,将线缆下方清空,铺GND。

随便说两句

对于RE而言,外部线缆辐射,我们应该重点关注,不但要关注接口滤波,更要关心内部线缆所经由的区域是否干净为低压或者GND完整平面。

另外而言,特别需要关注PCB中的有意高压部分,哪些最高,哪些最低,最敏感。尤其电路谐振,其电源会被放大Q倍,假使Q=100,3V的电压就被放大成300V了,dv/dt的威力就太大了,线缆随便靠近点,容性耦合那是多么严重!

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