電子設備(或系統)中的地線分布到設備(系統)內部的各級電路單元,難免會與其他線路構成環路;當存在兩條以上接地線時,地線本身也可能構成環路。當這種環路存在時,在特定條件下就會產生地環路干擾。
地環路干擾是一種較常見的干擾現象,常常發生在通過較長電纜連接的相距較遠的設備之間。而良好的接地設計不僅能保證電路內部互不干擾,而且可以減少電路的干擾發射,接地技術是解決電磁兼容問題的常用技術,成本低效果明顯。然而,不恰當的接地方式也會給電路引入干擾,如地環路干擾。本文介紹電機控制器傳導發射整改過程中遇到的地環路干擾案例,希望給后續EMC設計與整改帶來經驗和幫助。
1、地環路干擾問題的產生
在電機控制器的EMC測試整改過程中,測試傳導發射低壓側正極時,32M、41M、65M出現超標,如圖1所示;調試低壓側濾波參數效果不明顯,考慮電機控制器在整車的安裝環境以及之前的整改經驗,將電機控制器外殼增加接地點,變成兩點接地,32M、65M明顯降低,6.1M出現超標,如圖2所示,接下來針對6.1M頻點做整改。
圖1、初掃結果
圖2、增加接地點后掃描結果,6.1M超標
2、地環路干擾問題的試驗和分析
用頻譜分析儀和近場探頭定位噪聲點,確定干擾來自電機控制器的DCDC輸出線。DCDC模塊是電機控制器內的最大干擾源,干擾很容易通過輸出線纜向外傳導或者直接通過空間向外輻射,甚至耦合到其他電源線、信號線,此外,DCDC輸出負極通過鈑金件直接接機殼,即已經和接地參考平面相連,如果處理不好,就可能導致地電位不穩。
由于電機控制器傳導發射低壓側只要求測試12V/24V電源線,并不直接測試DCDC輸出線,故推測6.1M干擾是DCDC模塊通過線束耦合到12V/24V電源線。首先在DCDC模塊的相關信號線上套鐵氧體磁環,對6.1M頻點沒有改善;用銅箔將信號線包裹起來并粘接機殼內壁,同樣沒有效果;在DCDC模塊的CAN通訊線上套鐵氧體磁環,沒有效果......
試驗N多方法仍然對6.1M頻點束手無策,回憶6.1M頻點到底從何而來,猜想會不會是因為增加接地點引起的呢,于是嘗試去掉增加的接地點,6.1M頻點馬上變好,如圖3所示。
圖3、去掉接地點后掃描結果
將增加的接地點恢復,6.1M又超標,可以復原現象,說明6.1M處干擾確實是接地問題引起的。觀察增加的接地點位置,正好在DCDC輸出線正負極之間,如圖4所示,機器初始的接地點如圖5所示,使用銅帶編織網接接地參考平面,兩點接地會引起地環路干擾,6.1M超標很有可能是地環路干擾引起的。