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本文主要舉例分析由電源濾波器的安裝與傳導(dǎo)騷擾超標(biāo)現(xiàn)象、原因分析，解決措施，思考與啟示。

 

1、現(xiàn)象描述:濾波器的“神秘失效”

 

某家用電器產(chǎn)品A在傳導(dǎo)騷擾測試中慘遭滑鐵盧——150kHz~1MHz頻段集體爆表：

 

就像用漏勺過濾面條，任憑換上各種高端濾波器，測試曲線依然穩(wěn)如泰山！

 

詭異現(xiàn)象：

 

同款濾波器在兄弟產(chǎn)品B上表現(xiàn)優(yōu)異

 

接地線焊得比鋼筋還牢固，噪聲卻紋絲不動

 

把濾波器拎出機(jī)箱單獨(dú)測試，結(jié)果秒變乖寶寶，如下圖所示：

 

2、原因分析：EMC偵探的“案發(fā)現(xiàn)場”還原

 

第一幕：兇手竟是“鄰居”

 

對比產(chǎn)品A/B結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)驚天秘密

 

A產(chǎn)品：濾波器高居電源頭頂，像在噪聲源頭上蹦迪

 

B產(chǎn)品：濾波器深藏電源底座，仿佛躲在防空洞里

 

AC/DC電源的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下圖所示：

 

 

AC/DC電源模塊的外殼 (兼散熱器) 三面均將此電源中的PCB包圍在其中，只有上面沒有封閉，露出PCB的器件 (電容? 線圈等)。

 

對于開關(guān)電源中產(chǎn)生噪聲的原因，在之前的文章《EMC案例分析——開關(guān)電源中變壓器初、次級線圈之間的屏蔽層對產(chǎn)品EMI的影響》中有詳細(xì)介紹。

 

從上面圖中的結(jié)構(gòu)上看，B產(chǎn)品的電源濾波器安裝在開關(guān)電源模塊下面, 底板（金屬板）可使濾波器與開關(guān)電源有良好的隔離, 使容性耦合和感性耦合較小。

 

而A產(chǎn)品的電源濾波器電源濾波器安裝在開關(guān)電源上方, 沒有隔離, 兩者之間耦合較大。

 

第二幕：電磁版“隔墻有耳”

 

噪聲逃逸路線：

 

開關(guān)電源噪聲 → 穿透空氣間隙 → 耦合到濾波器輸入線 → 直通電網(wǎng)  

 

關(guān)鍵證據(jù)：

 

在A產(chǎn)品中加裝銅箔隔離墻，噪聲立降15dB

濾波器與電源距離＜5cm時，耦合電容高達(dá)2pF（堪比電磁隧道）

 

可見， 濾波器與電源之間距離過近， 而且沒有很好的隔離是導(dǎo)致傳導(dǎo)騷擾測試超標(biāo)的原因。

 

另外還有一種濾波器失效的情況， 雖然在本案例中沒有出現(xiàn)，但是也是工程應(yīng)用中常見的問題。

 

與如下圖所示的接地阻抗過高導(dǎo)致濾波器失效的原理一樣。

當(dāng)存在接地阻抗時 (如濾波器通過連接一條長導(dǎo)線或長而窄的印制線接地時), 高頻噪聲會經(jīng)這條阻抗路徑通過濾波器, 使濾波器失效?

 

所以, 濾波器應(yīng)該通過低阻抗的點(diǎn)或面連接到地層? 高頻濾波器的引線應(yīng)該盡可能地短, 濾波器中的電容最好也采用低寄生電感的陶瓷電容?

 

3、處理措施：給濾波器找個“好房子”

 

電磁靜音兩板斧

 

1.乾坤大挪移：

 

將濾波器遷移到電源下方，利用金屬底板形成天然屏蔽層

 

效果類比：從露天廣場搬進(jìn)法拉第籠

 

2.加蓋金屬頭盔：

 

在電源頂部加裝帶散熱孔的金屬罩（孔徑＜λ/20）

 

實(shí)戰(zhàn)技巧：用3M導(dǎo)電膠帶臨時驗(yàn)證屏蔽效果

 

改造效果對比

前（A產(chǎn)品）	改造后（B方案）
濾波器與電源貼臉	保持10cm社交距離
噪聲自由耦合	金屬屏障強(qiáng)制隔離
測試曲線爆紅	全線低于限值6dB

 

4、思考與啟示：濾波器的生存法則

 

血淚經(jīng)驗(yàn)包

 

1.安裝位置＞濾波器性能：

 

再貴的濾波器裝錯位置也是戰(zhàn)五渣

 

記住三字訣： 遠(yuǎn)（距離）、隔（屏蔽）、低（阻抗）

 

2.謹(jǐn)防50Ω陷阱：

 

實(shí)驗(yàn)室50Ω阻抗測試結(jié)果都是“照騙”

 

濾波器的工作原理是在射頻電磁波的傳輸路徑上形成很大的不連續(xù)特性阻抗, 以將射頻電磁波中的大部分能量反射回源處?

 

大多數(shù)濾波器的性能參數(shù)是在源和負(fù)載阻抗均為50Ω的條件下測得的, 這就使濾波器的性能在實(shí)際情況下不可能達(dá)到最佳（實(shí)際源和阻抗可能不等于50Ω）?

 

因?yàn)闉V波器是由電感和電容組成的, 因此這是一個諧振電路, 其性能和諧振主要取決于源端及負(fù)載端的阻抗?

 

事實(shí)上, 一只價格昂貴且 50/ 50Ω 性能優(yōu)秀的濾波器可能在實(shí)際中的性能還不如一只價格較低且50/50Ω性能較差的濾波器好?

 

所以真實(shí)場景要實(shí)測源端/負(fù)載端阻抗（建議用網(wǎng)絡(luò)分析儀掃頻）

 

3.接地不是焊上就行：

 

長導(dǎo)線接地≈給噪聲修高架橋

 

接地黃金法則：面接觸＞線接觸＞點(diǎn)接觸

 

舉一反三技巧

 

遇到濾波器失效，先用銅箔做個臨時屏蔽罩驗(yàn)證空間耦合

 

傳導(dǎo)騷擾超標(biāo)時，重點(diǎn)檢查 “濾波器-噪聲源”距離/屏蔽

 

電源模塊散熱孔設(shè)計要遵循 “電磁波穿不過”原則（孔徑＜最高頻率波長/20）