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    電子產品:為什么說-連接線電纜的EMI問題重要!

    來源:東莞元太電業有限公司發布時間:2018.10.19 10:10:39 關注:2,915

    在一些產品的設計應用中,我們會碰到連接線電纜的EMI問題;
    我通過PCB及連接線的EMI-輻射理論的分析來進行對比說明:
    A.PCB走線形成輻射的問題:
     
    PCB上有許多信號環路,由中有差模電流環也有共模電流環,計算其輻射強度時,可等效為環天線,輻射強度由下式計算:
     
    E:電場強度(V/m)
    f:工作電流的頻率(MHZ)
    A:電流的環路面積(cm^2)
    I:電流的強度(mA)
    r:測試點到電流環路的距離(m)
     
    B.連接線及線纜形成輻射的問題:
     
    計算線纜的輻射強度時,將其等效為單極天線,其輻射強度由下式計算:
     
    E:電場強度(V/m)
    f:工作電流的頻率(MHZ)
    L:電纜的長度L(m)
    I:電流的強度(mA)
    r:測試點到電流環路的距離(m)
    結論:由以上兩式可以看出線纜的輻射效率遠大于 PCB 的輻射效率??!
     
    案例1:類似音響的喇叭線進行傳導測試數據變差的情況;這時要注意產品的濾波設計和音響連接線的EMI問題!通過如下的產品測試EMI傳導測試Data進行分析:藍牙音響加燈的EMI測試案例;產品測試的EMI傳導數據如下:
     
    單獨測試電源板及控制系統沒有超標的問題,一接上喇叭連接線就出現音頻線的干擾導致EMI傳導測試數據超標,如上測試曲線;同時增加濾波器及磁環均沒有效果;
     
    2.檢測產品的結構組成及電路原理
     
    產品由開關電源進行供電;喇叭連接線長度不能變短;其長的連接線就會對應有較大的耦合分布電容;對于傳導的問題,我將LISEN的50R阻抗等效到產品結構進行分析:
     
    從圖中的等效分析圖中我們就會很清晰的看到EMI問題的來源,同時我們也可以根據圖示的路徑上進行多種方案的實施!
    A.從測試曲線來分析開關電源 本身沒有太大的問題;
    B.測試時喇叭線有1米左右的長度 和電源線也沒有分開一定的距離其電源線上面就會有耦合的音頻干擾;導致EMI超標 ;
    C.按我的建議再進行喇叭線與電源線拉開距離測試時,其EMI超標點基本有5dB的改善;
    D.由于產品的本身的使用特性,客戶要求電源板及器件不要改動進行優化;最好的辦法是將喇叭線建議改成屏蔽線纜進行測試替換!
     
    3.屏蔽線纜在測試中我們同時要注意正確的使用方法?
     
    上面是客戶使用屏蔽線纜的測試連接圖及 得到的EMI測試數據;
    測試數據后端出現高頻段超標? 為何?
     
     
    進行輻射騷擾測試時;該TV的HDMI接口與DVD,游戲設備等相連并進行數據通訊;如圖中測試數據在輻射接收天線水平極化的情況下,有一點(頻率點148.6Mhz)超過了CLASSB限制要求,且高頻單支噪聲多為74.3MHZ的倍頻!
    A.根據圖示的測試Data進行分析:HDMI接口的傳輸速率很高。周期信號及信號的諧波會通過傳輸連接線電纜產生輻射騷擾(HDMI特征頻點為74MHZ左右)。
    B.通??刂菩酒徒涌谛酒谶M行數據通訊時,芯片的地和電源之間也可能會隨信號源產生共模電壓,從而產生噪聲問題!
    HDMI接口電纜采用屏蔽電纜;我在檢查屏蔽線時發現測試用HDMI屏蔽電纜屏蔽層與HDMI端口金屬連接器采用的是“單點接地”的連接方式!由此我能判斷該處地的連接需要進行優化;
    改變HDMI接口屏蔽電纜與金屬連接器的連接方式,即將屏蔽層與連接器金屬外殼進行環形360°搭接!測試EMI輻射數據,通過測試;參考如下:
    改變屏蔽電纜屏蔽層與金屬連接器的連接方式,取消原來的單點接地,實現屏蔽層與金屬接口360°搭接。從而改善EMI的問題!
    6.總結
    A.連接線電纜EMI傳導問題點-路徑分析很關鍵:
    B.對高頻數字信號屏蔽電纜單點接地的問題,相當于在屏蔽層上串聯一個幾十nH電感,它能夠在接口的電纜屏蔽層上因屏蔽層電流的作用而產生一個共模電壓;隨著頻率的增大,單點接地連接的等效轉移阻抗也將迅速增大,這樣不但會使屏蔽電纜完全失去屏蔽的效果而且可能產生額外的騷擾。因此屏蔽電纜的屏蔽層與連接器很重要,對高頻數字信號的應用一定要保證360°搭接??!
    從產品的EMI測試原理分析:主要影響產品EMI測試結果的為共模干擾,因此,產品的EMI問題主要與共模干擾有關,對于電子產品的EMI設計來說,真正需要我們重點關注的也是共模問題!
    因此對于電子產品的實際應用狀況要注意產品的內部結構及連接線電纜的問題;線纜的輻射效率遠大于 PCB 的輻射效率!系統有連接線及線纜設計時要優先考慮!

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