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經(jīng)典案例:為何屏蔽層接地測(cè)試就fail?

嘉峪檢測(cè)網(wǎng)        2020-02-28 10:19

案例摘自鄭軍奇專著《EMC設(shè)計(jì)與測(cè)試案例分析》第三版

問題描述:

某產(chǎn)品的存在電源線和信號(hào)線,信號(hào)線是屏蔽電纜,按下圖1所示的布置和連接進(jìn)行4Kv的EFT/B測(cè)試時(shí),發(fā)現(xiàn)測(cè)試無法通過。測(cè)試現(xiàn)象表明是產(chǎn)品中的擴(kuò)展模塊部分的電路出現(xiàn)的異常,然而,測(cè)試時(shí)如果將信號(hào)線屏蔽電纜的屏蔽層接地?cái)嚅_,測(cè)試且可以通過。

經(jīng)典案例:為何屏蔽層接地測(cè)試就fail?

圖1 產(chǎn)品EFT/B測(cè)試布置示意圖

原因分析:

 基于EFT/B測(cè)試的原理,對(duì)產(chǎn)品中的擴(kuò)展模塊進(jìn)行EFT/B測(cè)試時(shí)的干擾電流分析,形成擴(kuò)展模塊PCB干擾電流分析圖如圖2所示。雖然,該產(chǎn)品的電源端口進(jìn)行了接地處理,但是接地總不是理想的0歐姆阻抗接地,因此,EFT/B干擾電流除了會(huì)通過產(chǎn)品中的接地端子流入?yún)⒖冀拥匕逯猓€會(huì)有電流流過PCB板流向信號(hào)電纜,并通過信號(hào)電纜屏蔽的接地線流入?yún)⒖冀拥匕濉?正是因?yàn)橛须娏髁鬟^了PCB板,導(dǎo)致PCB板中的電流出現(xiàn)干擾而異常。

經(jīng)典案例:為何屏蔽層接地測(cè)試就fail?

圖2 擴(kuò)展模塊PCB干擾電流分析圖

 當(dāng)信號(hào)線屏蔽層的接地線斷開時(shí),信號(hào)電纜對(duì)地的阻抗主要由信號(hào)電纜與參考接地板之間的寄生電容(即圖3中的Cp)所形成,阻抗變大,因此,流過PCB的干擾電流也會(huì)變小,最終導(dǎo)致測(cè)試通過。

經(jīng)典案例:為何屏蔽層接地測(cè)試就fail?

圖* 信號(hào)線屏蔽電纜接地?cái)嚅_后的干擾電流分析圖

處理措施:

   由于產(chǎn)品需要在信號(hào)電纜屏蔽層接地時(shí)通過EFT/B測(cè)試,因此,在沒有其它額外可以改變流過PCB板電流的措施條件下,只能分析PCB板的設(shè)計(jì),以提高PCB板中電路的抗干擾電流能力。據(jù)分析,當(dāng)干擾電流流過PCB板時(shí),對(duì)PCB內(nèi)部電路造成干擾的主要機(jī)理是PCB板中的地阻抗過高而導(dǎo)致的公共阻抗耦合的影響。共模干擾電流經(jīng)過信號(hào)輸入接口電路時(shí)的干擾分析原理圖如圖**所示。因此,在無法改變PCB地阻抗的情況下,可對(duì)地阻抗較高區(qū)域的信號(hào)線進(jìn)行濾波處理,以消除低地阻抗過高而導(dǎo)致的公共阻抗引起的干擾電平。具體措施是在下圖4中的光耦器件信號(hào)輸入端口并聯(lián)1nf濾波電容。

經(jīng)典案例:為何屏蔽層接地測(cè)試就fail?

圖4  共模干擾電流經(jīng)過信號(hào)輸入接口電路時(shí)的干擾分析原理圖

思考與啟示:

1)接地點(diǎn)的位置是決定共模干擾電流的流向重要因素;

2)如果接地點(diǎn)選擇在產(chǎn)品對(duì)于被測(cè)試I/O端口的遠(yuǎn)端,那將不利于這個(gè)產(chǎn)品的EMC;

3)不需要進(jìn)行EMC測(cè)試的I/O端口,只要其對(duì)參考接地板存在容性耦合或該端口接地,那么端口的信號(hào)也需要進(jìn)行濾波處理。

 

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來源:EMC密碼norman

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