286 发表于 2012-4-29 15:13:55

某一上海品牌绝缘电阻测试仪器辐射整改案例

摘要:此绝缘电阻测试仪器,因为要出口欧洲所以需要做CE认证,需要符合BS EN 61326其中的EMC要求。在广州ITL EMC电波暗室中测试发现,24MHz谐波超标,特别是48MHz竟然超标25dB之多,严重不符合标准相关现值以及相关要求!

关键词:辐射电磁发射;USB;CE认证

引言:伴随着测试仪器的不断升级,其智能化也不断提高,这样就离开不了与PC的智能通信以及数据处理。因为,此绝缘电阻测试仪器可以通过高速USB2.0与电脑连接通信,通过电脑的后台程序数据处理,可大大的提高数据可靠性、数据的高密度分析、自动存储、自动测试以及监测功能。有因为此绝缘电阻测试仪器的高压部分,至高可达5000V,所以在安规方面有些特殊的设计,例如USB数据通信部分,是采用专用芯片通过光电隔离了的。

1,隔离式USB辐射电磁发射干扰噪声机理诊断及分析
一般来说USB 2.0通信数据传输高达480Mbps,其采用高速差分信号传输方式,由于接地层与电源层的信号摇摆,发射噪声会有所增加。因此,为避免串扰并保证信号的完整性,消除将要混入高速信号中的共模噪声是USB电磁兼容整改的大头。又正因为此USB是一个特殊的案例,其采用隔离及近似浮地的设计,导致USB隔离板供电及数据处理部分全部都通过PC,其USB连接线缆采用屏蔽(屏蔽编制密度很低,很稀少的铜网),并连接至USB信号处理GND,这样就形成一个典型的单极发射天线。

2,又针对此隔离式USB处理小板分析:
(1)此PCB LAYOUT的晶振的两颗负载电容地经trace先连接至USB shielding GND,再至芯片GND/USB 信号GND。
(2)此USB处理小板输出信号,因Layout问题,也引到USB接口的金属部分,这样导致了这高速的差模数据信号耦合至I/O接口提高了便捷。
(3)此数据处理Layout,完全没有参考保持D+和D-两条信号线同样长度且始终平行,以得到D+/D-90Ω的差分对阻抗及45Ω的共模阻抗,这样导致了信号反射以及隔离度不好的问题的存在提供了可能。

3,针对此隔离式USB方案采取如下EMI噪声抑制方案
(1)割断晶振的两颗负载电容GND的trace,直接拉至USB芯片GND,使其不经过USB接口外壳的屏蔽地。
(2)改变经PC传输过来的数据经此隔离式USB方案处理后的输出给光电转换部分的trace不绕至USB接口附近,而是就近原则处理联线。
(3)将输入近USB接口的部分串入一颗120ohm common mode choke、对GND&Power分别串入一颗600ohm磁珠。
(4)对此USB电缆采用80%编制密度,其屏蔽地的近绝缘电阻测试仪端不接至此隔离式USB小板的GND,另外,在此USB传输线近此USB接口板的6cm串绕一颗共模抑制磁环。

4,将上述整改方案加入后在电磁兼容暗室中测试,48MHz有PK 有6dB余量,QP值有7dB余量。

5,结论
在遇到USB辐射电磁发射超标的时候,不要一味注意屏蔽地与系统地相连接,正如此款隔离式USB方案,就需要将近隔离式方案的GND与USB cable的屏蔽地断开,采用隔离处理。

emcxiaoxia 发表于 2013-10-22 11:26:54

牛人。。。
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