上海徐吉絕緣電阻測試儀器輻射整改案例
此絕緣電阻測試儀器,因為要出口歐洲所以需要做CE認證,需要符合BS EN 61326其中的EMC要求。在廣州ITL EMC電波暗室中測試發(fā)現(xiàn),24MHz諧波超標,特別是48MHz竟然超標25dB之多,嚴重不符合標準相關現(xiàn)值以及相關要求!
引言:伴隨著測試儀器的不斷升級,其智能化也不斷提高,這樣就離開不了與PC的智能通信以及數(shù)據(jù)處理。因為,此絕緣電阻測試儀器可以通過高速USB2.0與電腦連接通信,通過電腦的后臺程序數(shù)據(jù)處理,可大大的提高數(shù)據(jù)可靠性、數(shù)據(jù)的高密度分析、自動存儲、自動測試以及監(jiān)測功能。有因為此絕緣電阻測試儀器的高壓部分,至高可達5000V,所以在安規(guī)方面有些特殊的設計,例如USB數(shù)據(jù)通信部分,是采用芯片通過光電隔離了的。
1,絕緣電阻測試儀隔離式USB輻射電磁發(fā)射干擾噪聲機理診斷及分析
一般來說USB 2.0通信數(shù)據(jù)傳輸高達480Mbps,其采用高速差分信號傳輸方式,由于接地層與電源層的信號搖擺,發(fā)射噪聲會有所增加。因此,為避免串擾并保證信號的完整性,消除將要混入高速信號中的共模噪聲是USB電磁兼容整改的大頭。又正因為此USB是一個特殊的案例,其采用隔離及近似浮地的設計,導致USB隔離板供電及數(shù)據(jù)處理部分全部都通過PC,其USB連接線纜采用屏蔽(屏蔽編制密度很低,很的銅網(wǎng)),并連接至USB信號處理GND,這樣就形成一個典型的單極發(fā)射天線。
2,絕緣電阻測試儀又針對此隔離式USB處理小板分析:
(1)此PCB LAYOUT的晶振的兩顆負載電容地經(jīng)trace先連接至USB shielding GND,再至芯片GND/USB 信號GND。
(2)此USB處理小板輸出信號,因Layout問題,也引到USB接口的金屬部分,這樣導致了這高速的差模數(shù)據(jù)信號耦合至I/O接口提高了便捷。
(3)此數(shù)據(jù)處理Layout,*沒有參考保持D+和D-兩條信號線同樣長度且始終平行,以得到D+/D-90Ω的差分對阻抗及45Ω的共模阻抗,這樣導致了信號反射以及隔離度不好的問題的存在提供了可能。
3,絕緣電阻測試儀針對此隔離式USB方案采取如下EMI噪聲抑制方案
(1)割斷晶振的兩顆負載電容GND的trace,直接拉至USB芯片GND,使其不經(jīng)過USB接口外殼的屏蔽地。
(2)改變經(jīng)PC傳輸過來的數(shù)據(jù)經(jīng)此隔離式USB方案處理后的輸出給光電轉換部分的trace不繞至USB接口附近,而是就近原則處理聯(lián)線。
(3)將輸入近USB接口的部分串入一顆120ohm common mode choke、對GND&Power分別串入一顆600ohm磁珠。
(4)對此USB電纜采用80%編制密度,其屏蔽地的近絕緣電阻測試儀端不接至此隔離式USB小板的GND,另外,在此USB傳輸線近此USB接口板的6cm串繞一顆共模抑制磁環(huán)。
4,將上述整改方案加入后在電磁兼容暗室中測試,48MHz有PK 有6dB余量,QP值有7dB余量。
5,結論
在遇到USB輻射電磁發(fā)射超標的時候,不要一味注意屏蔽地與系統(tǒng)地相連接,正如此款隔離式USB方案,就需要將近隔離式方案的GND與USB cable的屏蔽地斷開,采用隔離處理。
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