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磁环妙用解决EMC某产品辐射超标整改案例!

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1.问题描述

某国外医疗产品需要在国内市场销售,在国内进行医疗产品认证时,其辐射骚扰在60MHz和130MHz左右超标,现场工程师在AC220V电源线缆增加大量不同种类的磁环都没有改善,如图1所示。


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图1 30MHz~1GHz辐射骚扰原始频谱


从图1可以看出,产品辐射骚扰在60MHz左右,最大超标约1dB,不满足标准要求,实验不通过。


2.故障诊断——磁环加哪里?

产品为便携式医疗设备,由AC220V和电池供电。测试时工程师在AC220V电源线加磁环无改善,再次确认时直接拔掉AC220V电源线,使用电池为产品供电,此时测试辐射骚扰,前后结果无任何改变,因此确认产品辐射骚扰和AC220V电源线无关。

打开机壳,使用频谱分析仪和近场探头在机壳内部单板、线缆等处查找电磁干扰源,当近场探头置于电池电源线时,在所关心的60MMHz130MMHz左右电磁干扰陡然增大,如图2、图3所示。

   

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图2 引起EMI问题的电池电源线

 

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图3 电池电源线电磁干扰

对比图1和图3的频谱,可以看出近场测试和标准实验室测试两者的结果非常接近,因此怀疑电池电源线引起的辐射超标,进一步验证,当而拔掉电池电源线时,近场测试的电磁干扰幅度大幅度减小,因此可以断定引起产品辐射超标的为电池电源线。


3.原因分析

从图4可以看出,电池电源线紧贴AC220V开关电源板。

 

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图4 电池电源线紧贴开关电源板


开关电源板为单面板,顶层为器件,底层为布线,当开关电源工作时,其一直处于高频开关工作状态,此时电路中存在强烈的电压和电流变化,即du/dt≠0,或者di/dt≠0。根据法拉第电磁感应定律,变化的电压或者电流产生变化的电磁场,变化的电磁场可以在环路里面感应出电压和电流,那么电池电源线紧贴开关电源板底层布线层,空间距离很近,因此,开关电路产生的电磁场,将在电池电源线上感应出噪声,由于电池电源线较长(约50mm),此时就构成了很好的辐射发射天线,从而产生电磁干扰。


4.整改措施——磁环加那个?

本产品为国外产品,无任何硬件电路图和技术支持工程师,因此为避免大动干戈损坏产品,选择使用磁环的整改方案。

铁氧体磁环是一种吸收损耗型元件。在低频段,铁氧体呈现出非常低的感性阻抗值,不影响数据线或信号线上有用信号的传输。而在高频段,阻抗增大,其感抗分量仍保持很小,电阻性分量却迅速增加,当有高频能量穿过磁性材料时,电阻性分量就会把这些能量转化为热能耗散掉。

首先查看频谱图,产品超标频段为60MHz-130MHz,因此要求磁环在本频段有较高的阻抗,查看磁环规格书,如图5所示。

 

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图5 铁氧体磁环规格书


从图5可以看出,型号为74271112磁环,在关心的超标频段,当线圈绕2匝时阻抗高达800Ω/100MHz左右,根据经验,所选的磁环阻抗满足滤波需求,其频率阻抗特性如图6所示。


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图6 磁环频率阻抗特性图

5.实践效果

根据前面的整改措施,将电池电源线在磁环上绕2匝,以抑制电池电源线的辐射,如图7所示。


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图7 电池电源线加磁环绕2匝

合拢整机进行辐射骚扰测试,此时在所关心的频段电磁干扰改善约12dB,实验通过,如图8所示。

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图8 电池电源线加磁整改后辐射

来源:电磁兼容之家
电源电路电磁兼容电子材料
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-06-27
最近编辑:3天前
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