EMC案例-接地环路对传导骚扰测试的影响

EMC测试案例分析——接地环路对传导骚扰测试的影响

本文主要就接地环路对传导骚扰测试的影响进行简要举例分析，为我们以后的测试方法提供参考。

Part 1 现象描述

某电子设备在进行传导骚扰测试时，在3MHz左右的频率点出现了超限的情况，其测试频谱图如下图所示：

该电子产品有外接的电源线和信号线，超限的点正好是在电源接口传导测试时产生的。EUT的接地线就近接了参考接地板，其测试连接示意图如下所示：

测试连接示意图

Part 2 原因分析

上图中的EUT为被测设备，LISN为线性阻抗稳定网络。

在分析该产品传导骚扰测试超限之前，我们来简要了解一下LISN的内部基本原理。

电源端口传导骚扰测试连接图

上图为电源模拟网络LISN的内部原理图，图中参数介绍如下：

• 线1和线2分别为电源的正负极，或者为相线和零线。

• 50uH和10uF主要是用于旁路来自于电网侧的噪声干扰，最大程度上为EUT提供未经干扰的电源，防止该噪声干扰电流流入测试仪器，从而干扰测试数据的准确性和可重复性。

有的设备中该电感为5uH，有的该电容设置为1uF，如下图所示，只是滤波的截止频率不同而已。

• 0.25uF的电容主要是起到隔直通交的作用，因为直流分量会损坏接收机。

测试过程中，被测电压瞬态有存在尖峰的可能性，这样会损坏频谱分析仪，但该电容可以吸收尖峰，从而保护了接收机。

为什么选择0.1uF或者0.25uF这个数值？因为对于150k到30M之间的CE干扰成分，0.1uF~0.25uF可以视作短路，不影响测试结果，同时对50Hz（0.1uF在50Hz下的阻抗为31830.99Ω）工作频率表现为比较大的阻抗，不损耗功率传输。

• 1KΩ电阻主要用于给0.25uF的电容放电。

因为在一次测试结束后，50Ω电阻会断开，这时就需要将电容接地来提供电荷释放路径，否则在高压EMC测试中，该电容上会一直都有200V以上高压，放电时间保守估计要10分钟，增加1kΩ电阻，可以加快放电。

• 50Ω电阻位于接收机内部，其主要作用是将噪声电流转换为噪声电压，并起到阻抗匹配的作用，防止发生反射。

根据前面对LISN的分析，测试连接示意图的等效原理可以用下图来表示：

图中箭头表示共模传导骚扰的电流方向， 它在25Ω（两个50Ω 电阻并联等效电阻）电阻上产生的压降即我们所测量到的共模传导骚扰电压。

从图中我们可以看出， 电源线、EUT、LISN、EUT接地线以及参考接地板之间形成了一个较大的环路。

根据电磁理论， 环路相当于一个环形天线。当环路中的磁通发生变化时，将在环路中感应出电流，其大小与环路面积成正比，而且对于特定大小的环路，环路接收天线将在特定的频率上产生谐振。

当环路中有感应电流时，流过25Ω电阻的电流也将相应增大。既而使得我们测量的传导骚扰的值也将增大。

传导骚扰测试通常在屏蔽室中进行（有些大型设备除外，如CT、MR等大型医疗设备）。那环路接收的干扰是从哪里来的呢？

如下图所示，干扰一般来自于EUT本身，通常为外壳和信号线缆产生的辐射。

Part 3 处理措施

根据前面分析，测试干扰原因主要是因为测试环路太大，那我们可以从减小环路入手。

如下图所示：

我们改变EUT接地线的连接方式，即将EUT和LSIN的接地线接在一起，不再就近接地，同时保证接地线与电源线平行布线，并保证电源线和接地线的间距小于5ｍｍ。

这样电源线和接地线形成的环路面积大大减小，重新进行测试，测试通过，验证了分析的正确性。

Part 4 思考和启示

经过上面的分析，我们都可以得到下面的启示：

1. 在进行传导骚扰测试时，一定要将接地线与电源线一起布线（间距小于5mm），不能按 “就近接地” 的方式， 以免产生较大的环路，接收到意外的干扰。

2. 对于本身低频 （150KHz～30ＭHz）辐射较大的产品， 如果产品带有信号线， 测试时要特别注意电源线、EUT、LISN、EUT接地线及参考接地板之间形成的环路。

3. 本案例并非是产品设计的问题，而是在测试时的配置连接问题，如果出现测试不通过，虽然可以通过在电源接口处加滤波器解决，但是这无疑会增加产品的成本，所以排除不合理的测试配置因素是最经济有效的。

参考原文：《EMC测试案例分析——接地环路对传导骚扰测试的影响》