电源线相关电磁兼容整改典型案例分析

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2019年第4期 安全与电磁兼容

引言

由于电子设备应用的开关电源自身是一个很强的干扰源，且电源线（文中专指电源输入线）自机箱内部引出，若电源线滤波设计不当会带来很多电磁兼容性问题。同时电磁兼容测试标准越来越全面、细致、严格，如GJB 151B-2013《军用设备和分系统 电磁发射和敏感度要求与测量》较GJB 151A-1997《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》的明显变化就是测试时电源输入线不能用屏蔽线缆，这对电源线滤波设计提出了更高的要求。以下结合三个典型电磁兼容案例的分析、排查、整改过程，证明电源线滤波设计的重要性。

1 电源线滤波设计

电源线滤波就是切断干扰信号的耦合路径或抑制干扰信号在该路径的耦合，整机设备电源线滤波设计及内部干扰（耦合到电源线的内部干扰）回路示意见图1。

电源线上的差模、共模干扰来自电源开关频率的干扰信号及电源线耦合的设备内部的其它干扰信号。为有效抑制电源线上的干扰信号，通常在电源输入端添加高性能滤波器。滤波器一般设计成两级滤波，一级共模滤波、一级差模滤波，其电路模式见图2。

2 整改案例分析

2.1 案例1 超短波侦察系统电源设备干扰

超短波侦察系统工作在30~500 MHz 频段，用于接收、侦察超短波通信信号。在实际使用中，系统天线接收到的有用信号被淹没在了系统自身干扰噪声中，系统侦察效果很差。经排查侦察系统，电源设备是其中一个主要干扰源。以下针对电源设备进行分析、整改。

如图3，该电源设备内部有输入控制、多路DC/DC 模块、网络/微机等电路，高频干扰信号丰富，其中DC/DC 电源模块、网络/微机产生的差模、共模干扰可能通过机箱缝隙对外辐射；也会耦合至电源输入输出线、网线，再反窜出设备对外产生辐射干扰。针对上述可能

的电磁泄漏，电源设备已采取的措施有：

电源线相关电磁兼容整改典型案例分析

Typical Case Analysis of Power Line Relevant EMC Rectification

同方电子科技有限公司 宋金华 曹宏伟 廖伟 吴林

摘要

电源线滤波是电磁兼容性设计中的一个重要内容。电源线自机箱内部引出，很容易耦合设备内部的干扰信号，且电源输入线缆的天线效应会造成很强的辐射干扰。结合电源线相关的电磁兼容整改案例分析、排查和处理过程，介绍了电源线设计中走线、接地、滤波等应着重注意的几个关键点。关键词

共模；差模；滤波；接地；整改Abstract

Power line filtering is an important part of EMC design. The power lines are drawn from the cabinet, which can easily couple the interference signals inside the equipment, and the antenna effect of the power input lines will cause strong radiation bined with the analysis, investigation and processing of EMC rectification cases related to power lines, several key points in power line design, such as wiring, grounding and filtering, are introduced.

Keywords

common mode; differential mode; filtering; grounding; rectification

图1 

电源线滤波设计及内部干扰回路图2 

电源线滤波器电路

88SAFETY & EMC No.4 2019

（1） 机箱为金属铝电磁屏蔽全密封设计（没有通风孔窗、显示屏等较大的电磁泄漏孔洞）；

（2） 电源输出线缆为圆形连接器屏蔽线缆，网线为圆形连接器屏蔽网线；

（3） 电源模块输入端有简单的LC 滤波，靠近电源输入端口没有专用的滤波器，电源输入线缆为非屏蔽 线缆。

2.1.1 干扰源分析

为深入了解设备的干扰情况，对该电源设备进行CE102、RE102项目测试，同时在暗室搭建系统模拟工作平台，用频谱仪测试系统天线接收的信号干扰情况，测试结果见图4~图6。

该侦察系统的电源输入端无针对性的电磁兼容性滤波措施，导致设备内部的干扰信号通过电源线的传导发射，造成图4的CE102测试超标；电源线直接自机箱内部引出，电源设备内部的干扰信号通过电源输入长线缆的天线效应对外辐射发射，造成图5的RE102测试超标，并被侦察系统天线接收，如图6所示。2.1.2 整改措施及效果

为降低电源设备的电磁干扰，根据以上分析，在其输入端增加一个图2模式的两级滤波器。因空间有限，电源滤波器无法安装设备内部，利用设备后面板的空位及其原有安装孔位，定制一款带圆形航空连接器的高性能电源滤波器。该滤波器有较高的差模、共模插入损耗，1 MHz 的差模、共模插入损耗分别约83 dB、90 dB。滤波器插入损耗曲线见图7。

图3 

电源设备功能框图及辐射干扰模型

图4 电源设备CE102

测试结果

图5 电源设备

RE102（10 kHz~30 MHz）测试结果

图6 

侦察系统天线接收信号干扰测试结果

（a） 差模

（b）共模

图7 

滤波器插入损耗曲线

由图4可知，电源的开关频率及其谐波干扰尖峰幅度较高；图5中，电源开关频率信号及其它共模噪声辐射幅度较高。图6的测试结果显示，模拟测试平台中的系统天线接收到该电源设备较强的干扰信号（测试时仅电源设备工作），干扰信号分布在80~400 MHz，正好落在侦察系统的工作频段中。

用近场探头局部探测机箱缝隙泄漏、网线及电源输入、输出的辐射，发现仅电源输入部位的干扰信号很强，这与图4的测试结果吻合。