二次电源CE102_问题分析与设计改进

图1CE102电磁兼容试验框图
CE102试验的测试频段为10kHz～10MHz。

根据
2013的规定，二次电源的直流电源线按照极限值进行
CE102极限曲线如图2所示。

图2CE102极限曲线
在产品进行CE102项目电磁兼容试验时，二次电源CE102测试输入负线超标，如图3所示。

图3二次电源CE102测试
从图3可以看出，在9MHz附近存在A、B两处超标。

经查原始数据，确定8.19MHz超标0.66dB，8.61MHz超标1.53dB。

图4二次电源原理
二次电源设计通常具有输出功率大、输出路数多的特点，为提高转换效率，同时满足尺寸、质量的要求，通常选择脉冲宽度调制（PWM）开关工作模式。

开关电源是通过控制MOS管的开关，将输入直流电压斩成方波，并根据输入电压和输出负载变化调节方波占空比，通过高频变压器进行隔离变换，经二极管整流后通过低通输出滤波器得到直流输出电压。

开关型调整器具有体积小、质量轻和效率高等特点，广泛用于通信、雷达和电子侦察等电子设备的供电系统。

某产品二次电源的DC/DC电源转换模块将外部输入提供的24V电源进行二次变换，为系统用电单元提供路相互独立、稳定的直流电源。

电源模块由输入滤波、脉宽调制、隔离变换、整流电路、隔离反馈和输出滤波等部分组成，与CE102最为相关的输入滤波部分工作原理如图5所示。

图5输入滤波部分原理
3试验现象转化
在电磁兼容测试试验场地，采用真实的测试信号对DC/DC电源模块输入进行频谱测试，试验费用昂贵，试验复杂，且产品处于完全封闭状态，无法对产品的内部工作波形进行判断，即使有解决措施也无法知道解决措施是否有效。

图6共模、差模电流测试方法
使用上述测量手段，在DC/DC电源模块空载工作时，测量输入共模、差模电流噪声频谱，设置扫频为5～10MHz，频率分辨率设置为30kHz，对二次电源加电观测噪声耦合信号的频谱曲线如图7和图8所示。

从图中可以看出，差模存在较多高低不等的梳状噪声尖峰谱，且尖峰最高点C的频率值为8.615MHz，考虑到频谱仪精度和仪表的频率漂移特性，可以认为与CE102测试超标的频率8.61MHz基本一致，差模噪声在该频率噪声点C的幅度为-39.8dBm。

梳状噪声次高的尖峰谱频率为8.20MHz左右，其差模噪声幅度与CE102
图7输入差模电流的耦合信号频谱波形
图8输入共模电流的耦合信号频谱波形
4现象分析与解决措施
根据上述现象，对DC/DC电源模块CE102超标问题进行原因分析，从测试场地的再次标校，可以排除测试场地和测试仪表出现问题的可能性。

DC/DC电源模块CE102超标问题需要从产品本身去找原因，从CE102测试原理出发，分析产品测试超标的所有可能性，引发该问题的设计因素主要有输入端子绝缘设计缺陷、输出绝缘设计缺陷、DC/DC模块设计缺陷、输入电感设计不合理以及馈通滤波器设计不合理，如图9所示。

图9超标问题可能性分析
图10增加馈通滤波器后的差模电流的耦合信号频谱
图11增加馈通滤波器后的共模电流的耦合信号频谱
5试验验证
增加馈通滤波器后，在电磁兼容试验室，对改进后的DC/DC电源模块重新进行电磁兼容CE102测试，测试获得通过，测试结果如图12所示。

原8.19、8.61MHz超标地方，分别低于指标要求5.35、4.68dB，超标问题得到解决。

电磁兼容CE102试验中未能和实验室一样优化30dB，其区别在于实验室采用的是空载测试，而电磁兼容试验要求真实负载测试，真实负载在某些频段可能是容性，也可能是感性，而在另外一些频段可能相反；同时测试电缆、接地也存在差异，会在8MHz频率附近，引起电源模块分布电容、分布
图12增加馈通滤波器后CE102测试
综上所述，通过增加输入滤波电路的馈通滤波器，对腔体之间进行屏蔽，增强了高频滤波效果，解决了CE102超标问题，并留有4dB以上的余量。

6结束语
本文从二次电源的CE102试验故障现象出发，为降低问题排查难度，采用基于电流互感器的共模、差模测试方法，对电源线耦合出的差模噪声、共模噪声信号的频谱进行故障现象分析，将CE102试验出现的频谱超差现象转化为二次电源实验室加电测试可以观测的差模、共模噪声的异常梳状频谱。

采用将CE102问题转换成共模、差模噪声频率分析的方法，对输入输出外壳绝缘设计缺陷、输入滤波电感量设计合理性、输入滤波电容设计合理性和增加馈通滤波器6个方面
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