顺利通过EMC试验（十六）文字版

预习思考题

你在对产品进行电磁兼容设计时，为了通过骚扰发射的试验，主要关注把部分电路，采取了什么措施？

电子设备中，主要有两种典型的骚扰源电路，一个是二次电源模块，另一个是数字电路。

实际上，正是由于开关电源技术和数字电路的广泛应用，干扰的问题才日益突出。

二次电源之所以成为骚扰源，是因为他的工作原理是对直流电压斩波，将连续的直流电压变成脉冲电压。这个过程就产生了强烈的电磁骚扰。

大部分设计师对于二次电源的骚扰，仅关注电源输入端的骚扰发射，而不关心电源输出端的骚扰发射，这是因为输入端的骚扰发射关系到是否能通过CE102传导发射试验。实际上，输出端的骚扰发射也同样重要，这不仅关系到内部电路的自兼容问题，还关系到整体辐射发射的问题。

数字电路工作时产生剧烈的骚扰发射是大家所熟悉的。实际上，这种辐射不禁产生于PCB板自身，更主要的是通过PCB的外拖电缆辐射发射。

当然，除了上面两种碘性的骚扰电路以外，一些特殊种类的设备，可能还包含逆变器这样的骚扰源。逆变电路产生骚扰的机理与开关电源类似。

现代电子设备使用的电源模块都是所谓的开关电源。

图中给出了开关电源的基本原理图。输入电源连接在一个开关上，通过间断的开关控制送到负载的能量，这有点象在交流电中用可控硅来控制负载的功率。这里通过开关控制负载上的电压有效值。

开关闭合和断开的瞬间都会在电源回路中引起电流的剧烈变化，如图中所示的回路1。这种剧烈的电流变化就会产生电磁骚扰，一方面是电源线上的传导发射，另一方面是回路中的电流产生的辐射发射。后面我们会看到，DC/DC模块的输入线产生的辐射发射远高于模块本身的辐射。

除了第一个回路以外，第2个回路中也是突变的电流，其变化的周期与第一个回路相同。这也会产生电磁辐射。

实际上，电容上的电压虽然号称是直流电压，其实上面有很多小波动，这个小波动的周期就是开关动作的周期。当电源模块的输出端连接较长的导线时，这根导线就构成了辐射天线。

DC模块的骚扰不仅体现在模块本身，主要是通过输入、输出线传导出来，并产生辐射。特别是有些模块有金属外壳，这时模块自身电磁辐射并不是主要因素。

图中是一个实际的DC模块的骚扰情况。

大家往往比较关注DC模块输入端的传导发射，因为当DC模块直接连接设备的电源输入时，进行CE102和RE102试验时，DC模块的传导发射直接影响试验的结果。

实际上，即使DC模块的输入端不直接连接到设备的电源输入，也会导致设备内部的骚扰增强，带来内部干扰的问题。

对于DC模块的输出端产生的骚扰，大部分设计师缺少关注。因为没有任何电磁兼容性标准提出输出端骚扰的限制。但是，输出端对内部电路的影响比输入端更加直接。图中右下角是输出电压的实际情况。这种尖峰电压包含了丰富的高频成分，会通过输出连线产生辐射，并可能直接影响到敏感电路的工作。

对于这种尖峰电压的幅度，DC模块厂商会给出限制值，但是通常都是要限制测量示波器的带宽小于20MHz，这意味着对于更高频率的骚扰，厂商不负责任。而这些更高频率的骚扰往往会导致设备的电磁兼容性问题，无论是内部干扰问题，还是通过试验的问题。

数字电路是另一个典型的骚扰源。而在数字电路中，又以时钟电路为重点。关于时钟信号为什么成为最主要的骚扰源，前面我们做了讲解。

很多设计师对数字电路产生骚扰的原因的认识局限在输出回路中，也就是图中“（2）信号脉冲电流”的回路中。这个回路固然是一个骚扰辐射源，但是另一个回路往往更加严重。

这就是图中“（1）瞬态短路电流”的回路。什么叫瞬态短路电流呢？这是发生在数字电路的输出电平变化的瞬间的事件。

图中我们用一个开关来形象地表示数字电路的输出电路。输出高电平时，实际上就是输出端与电源连接，输出低电平时，实际上就是输出端与地线连接。

表示虽然很形象，但是不符合实际的情况。实际电路并不是这样一个单独开关的形式，而是上下各有一个开关，如左图所示。

当输出高电平时，与电源连接的开关闭合，与地线连接的开关断开，反之亦然。文提出在输出状态变化的瞬间。这时，在这两个开关的配合中，会有一段时间两个开关同时处于闭合状态。这意味着，这时在电源和地线之间形成了一个短路，导致很大的短路电流。这个短路电流大小与电路种类有关，TTL类型的电路较小，CMOS类型的电路较大。

这个短路电流会在电源回路中产生瞬变电流，导致差模辐射。

这种瞬变电流不仅差模辐射，还会导致共模辐射，和电源质量降低。随着数字电路的速度提高，如何减小这种电源骚扰是一个重要的课题，这往往被称为“电源完整性”。