电子设备(或系统)中的地线分布到设备(系统)内部的各级电路单元,难免会与其他线路构成环路;当存在两条以上接地线时,地线本身也可能构成环路。当这种环路存在时,在特定条件下就会产生地环路干扰。
地环路干扰是一种较常见的干扰现象,常常发生在通过较长电缆连接的相距较远的设备之间。而良好的接地设计不仅能保证电路内部互不干扰,而且可以减少电路的干扰发射,接地技术是解决电磁兼容问题的常用技术,成本低效果明显。然而,不恰当的接地方式也会给电路引入干扰,如地环路干扰。本文介绍电机控制器传导发射整改过程中遇到的地环路干扰案例,希望给后续EMC设计与整改带来经验和帮助。
1、地环路干扰问题的产生
在电机控制器的EMC测试整改过程中,测试传导发射低压侧正极时,32M、41M、65M出现超标,如图1所示;调试低压侧滤波参数效果不明显,考虑电机控制器在整车的安装环境以及之前的整改经验,将电机控制器外壳增加接地点,变成两点接地,32M、65M明显降低,6.1M出现超标,如图2所示,接下来针对6.1M频点做整改。
图1、初扫结果
图2、增加接地点后扫描结果,6.1M超标
2、地环路干扰问题的试验和分析
用频谱分析仪和近场探头定位噪声点,确定干扰来自电机控制器的DCDC输出线。DCDC模块是电机控制器内的最大干扰源,干扰很容易通过输出线缆向外传导或者直接通过空间向外辐射,甚至耦合到其他电源线、信号线,此外,DCDC输出负极通过钣金件直接接机壳,即已经和接地参考平面相连,如果处理不好,就可能导致地电位不稳。
由于电机控制器传导发射低压侧只要求测试12V/24V电源线,并不直接测试DCDC输出线,故推测6.1M干扰是DCDC模块通过线束耦合到12V/24V电源线。首先在DCDC模块的相关信号线上套铁氧体磁环,对6.1M频点没有改善;用铜箔将信号线包裹起来并粘接机壳内壁,同样没有效果;在DCDC模块的CAN通讯线上套铁氧体磁环,没有效果......
试验N多方法仍然对6.1M频点束手无策,回忆6.1M频点到底从何而来,猜想会不会是因为增加接地点引起的呢,于是尝试去掉增加的接地点,6.1M频点马上变好,如图3所示。
图3、去掉接地点后扫描结果
将增加的接地点恢复,6.1M又超标,可以复原现象,说明6.1M处干扰确实是接地问题引起的。观察增加的接地点位置,正好在DCDC输出线正负极之间,如图4所示,机器初始的接地点如图5所示,使用铜带编织网接接地参考平面,两点接地会引起地环路干扰,6.1M超标很有可能是地环路干扰引起的。