电磁兼容整改案例分析

电磁兼容EMC 2018-04-16 08:55 次阅读

某铁路设备计算机联锁系统,在各子模块组装到机柜过程中未考虑电磁兼容,导致系统样机进行辐射抗扰度试验时,系统通讯异常。

1.1. 样机现场测试现象描述

风险描述

(1) 样机各类通讯信号接口均未作滤波处理,且各类通讯电缆均外露屏蔽机柜外部;

(2) 样机电源接口未作滤波处理;

(3) 样机机柜存在缝隙,无法实现整体屏蔽;

1.2辐射抗干扰度的测试原理

A、辐射抗干扰度测试配置

从辐射抗扰度测试布置图便可以看出,RS实际上测试的就是产品中等效天线所接收的噪声信号对产品产生的干扰效果;等效天线有两种,一种是环路天线(如单板内信号的环路),一种是单极天线(如产品的的电缆或其他尺寸较长的导体)。

图1 RS试验布置图

B、辐射抗干扰度的干扰原理

(1) 在PCB中,信号从源驱动端出发传输到负载端,再从负载端回流至源驱动端,信号的流动路径在此过程中形成了一个环路;当外界的电磁场穿过此环路时便会在此环路上产生感应电压;这就是辐射抗扰度测试中产品电路收到干扰的一个原因。通常此类干扰问题可在PCB上做优化(布线环路面积的减小)和结构设计的改良(屏蔽搭接等措施,使得干扰进入不了机体内部)来避免。

(2) 当样机处于RS测试环境中时,样机中较长的互连电缆或其他长尺寸导体均会成为接收电磁场的天线,这些电缆或长尺寸导体在此过程中会产生感应电流流入样机内部单板,从而使样机工作性能下降。通常此类干扰问题可通过较长互连电缆的处理(电缆减短、电缆屏蔽、端接端口处滤波)来避免。

1.3. 原因分析

观察样机,发现机柜外部较长的电缆有执行机柜与负载间的互联通讯电缆(大于1m)、执行机柜与连锁机柜直接的CAN通信电缆(大于1m)、AC 220V电源电缆(大于1m);样机中较长的互连电缆或其他长尺寸导体均会成为接收电磁场的天线,这些电缆或长尺寸导体在此过程中会产生感应电流流入样机内部单板,从而使样机工作性能下降。采用夹套磁环的方式将这些较长的电缆做滤波处理;

执行机柜存在较长的缝隙、连锁机柜内各模块存在较长缝隙,干扰可通过缝隙进入机柜内部;采用铜箔将各类缝隙包裹屏蔽;

A、整改措施

(1) 执行机柜AC220V电源输入接口处增加滤波器;执行机柜内的电源电缆与通讯电缆分别分开困扎,且分开走线(所有的电源电缆沿左机柜走线,所有的通讯电缆沿右机柜走线);

图2 整改措施示意图

(1) 各类信号电缆和电源电缆靠近接口处夹套磁环;

图3 整改措施示意图

(2) 执行机柜和联锁机柜上有较长缝隙的地方通过铜箔包裹屏蔽;

B、整改结果

样机在80MHz~1GHz(10V/m)的RS测试频段范围内未出现任何异常现象;样机RS测试通过。

   

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原文标题:20180412-问题图示解析

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