通信电子EMC设计案例

通信交换机电磁兼容设计方法

目录

一、产品信息 (3)

1. 产品名称 (3)

2. 测试标准 (3)

3. 产品主要接口信息 (4)

4. 产品内部主要电磁干扰源说明 (5)

5. 产品结构信息 (5)

6. 产品电缆信息 (5)

二、产品EMC设计方案 (6)

1. 接口电路原理图的EMC设计 (6)

2. 电源电路原理图的EMC设计 (7)

3. 关键电路原理图的EMC设计 (8)

4. 屏蔽设计 (10)

5. 连接器设计 (13)

6. 线缆设计 (13)

三、结束语 (15)

一、产品信息

1.产品名称

高端多口光电交换机

2.测试标准

产品需要获得KEMA认证；同时需要获得CE认证。

EMI:FCC Class B, EN55022 Class B

EMS:EN61000-4-2, EN61000-4-3, EN61000-4-4,EN61000-4-5, EN61000-4-6, EN61000-4-8, EN61000-4-11

3.产品主要接口信息

4.产品内部主要电磁干扰源说明

5.产品结构信息

产品设计要求：

1、19英寸1U机架安装；

2、无风扇和任何的旋转型器件；

3、较强的EMC屏蔽特性。

6.产品电缆信息

二、产品EMC设计方案

列举以上产品信息部分项目EMC设计方案

本方案由电磁兼容设计平台（EDP）软件自动生成

1.接口电路原理图的EMC设计

千兆以太网接口2KV防雷滤波设计

图1 千兆以太网接口2KV防雷滤波设计

接口电路设计概述：

本方案从EMC原理上，进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计；从设计层次解决EMC 问题；同时此电路兼容了千兆以太网接口防雷设计。

本防雷电路设计可通过IEC61000-4-5或GB17626.5标准，共模2KV，差摸1KV的非屏蔽平衡信号的接口防雷测试。

电路EMC设计说明：

（1）

电路滤波设计要点：

U1为内置共模电感的网口变压器；网口变压器中心抽头要求采用BOB-smith电路设计，以达到信号阻抗匹配，抑制对外干扰的作用；

L1、L2、CY1、CY2组成网口灯信号的滤波电路，L1、L2为磁珠，参考值均为600Ω/100MHz；CY1、CY2为电容，一般取值为1000pF；

L3、CY3、CY4、CY5组成芯片电源信号的滤波电路，L3为磁珠，参考值为600Ω/100MHz；CY3、CY4和CY5为电容，一般取值分别为1000pF，100nF和100nF；C1~C4典型取值一般为

100nF；

（2）

电路防雷设计要点：

为了达到IEC61000-4-5或GB17626.5标准，共模2KV，差摸1KV的防雷测试要求，成本最低的设计方案就是变压器初级中心抽头通过防雷器件接地，电路图上的D6~D9可以选择成本较低的半导体放电管，但是要注意防护器件标称电压要求大于等于6V；防护器件峰值电流要求大于等于50A；防护器件峰值功率要求大于等于300 W。注意选择半导体放电管，要注意器件“断态电压、维持电流”均要大于电路工作电压和工作电流。

雷击冲击能量越大，那么防护器件的通流量和器件残压越大。为了防止防护器过大的残压通过变压器绕阻耦合冲击到变压器次级电路，差分线对上增加TVS管进行钳压，依据差分线上电压电平，TVS管启动电压取值5V；

根据测试标准要求，对于非屏蔽的平衡信号，不要求强制性进行差模测试，所以对于差模干扰的防护要求，可以通过变压器自身绕阻来防护能量冲击，不需要增加差模防护器件。

接口电路设计备注：

若设备为金属外壳，同时单板可以独立的划分出接口地，那么金属外壳与接口地直接电气连接，且单板地与接口地通过1000pF电容相连；若设备为非金属外壳，则可将电容C6去除，接口地与单板地直接电气相连。

2.电源电路原理图的EMC设计

2KV防雷方案

图2 2KV防雷方案

接口电路概述：

交流电源接口通过电源线与电网连接为电气设备提供电能，产品在工作中产生各种干

扰，如电源变换电路、高频变压器、数字电路等产生的干扰，这些干扰通过电源接口形成对电网的传导干扰以及对空间的辐射干扰。

电路EMC设计说明：

（1）

电路滤波设计要点：

L1、C1组成输入端滤波电路，L1为共模电感，主要滤除共模干扰；C1为差模滤波电容，主要滤除差模干扰；

若产品功率大，干扰强，单级滤波插入损耗有限，则设计前期需要考虑多级滤波；

C19为整流桥的高频滤波电容，一般采用小电容，主要为整理桥的高频谐波电流提供回流路径，其取值范围为100pF~0.1uF，典型取值为1000pF；

C20为变压器的高频滤波电容，一般采用小电容，主要为变压器的高频谐波电流提供回流路径，其取值范围为100pF~10nF，典型取值为560pF；

C15和R13组成续流管上的削尖峰电路，C15电容典型取值为1000pF，R13电阻典型取值为10Ω；

C12和R12组成PWM控制线上的滤波电路，C12电容典型取值为47pF，R12电阻典型取值为10Ω，其值可根据后续测试情况进行调整；

L4和C8组成输出端滤波电路，主要为输出端口进行共模和差模滤波；

各种功能地通过电容C17连接，电容典型取值为1000pF，其值可根据后续测试情况进行调整；

（2）电路防护设计要点

在L/N线间采用压敏电阻RV1进行差模防护；

（3）特殊要求

电路中所有的电容应符合安规的要求，差模电容选取额定电压250V以上X电容，共模电容选取额定电压250V的Y电容；

因为压敏电阻失效模式为短路，可能会造成大电流，所以需要增加保险丝F1，并且保险丝F1位置要靠近接口放置。

（4）器件选型要点

交流电源接口电路中的X电容C1容值选举范围为0.1μF~2.0μF，典型值选取0.22μF；

L1为共模电感，共模电感感值范围为100μH~30mH，典型值选取15mH；

输出端的滤波电容C8取值范围为100PF~0.1uF，典型取值为10nF；

RV1压敏电阻选择压敏电压范围466V~616V，典型值选取550V，压敏电阻RV1的通流量(10次冲击)选择大于等于167A；

3.关键电路原理图的EMC设计

CPU电路EMC设计

CPU电路描述：

CPU（Central Processing Unit）中文名称中处理器，CPU由运算器、控制器和寄存器