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產品輻射發射超標原因分析-電源地平面分割不合理

日期:2024-05-31 23:50
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摘要: 電源地平面分割不合理 在測試的時候,電源地的分割問題也是*容易出問題的地方之一。電源地平面地分割問題是PCB EMC設計中存在地老問題,不同的工程師有不同的看法,甚至到現在也沒有達成統一。目前存在兩種意見: 觀點一: 隔離信號地系統 單板的GND是個獨立的系統,不和PGND發生聯系,與設備內部形成閉環系統,只通過DC/DC與外部相連。板上地PGND是結構在背板、單板上的延伸,用于屏蔽、防護器件的能量泄放、防靜電。BGND是-48的回流線,出于**考慮,BGND要和結構外殼連接,單點連接即...

電源地平面分割不合理


在測試的時候,電源地的分割問題也是*容易出問題的地方之一。電源地平面地分割問題是PCB EMC設計中存在地老問題,不同的工程師有不同的看法,甚至到現在也沒有達成統一。目前存在兩種意見:


觀點一: 隔離信號地系統

單板的GND是個獨立的系統,不和PGND發生聯系,與設備內部形成閉環系統,只通過DC/DC與外部相連。板上地PGND是結構在背板、單板上的延伸,用于屏蔽、防護器件的能量泄放、防靜電。BGND是-48的回流線,出于**考慮,BGND要和結構外殼連接,單點連接即可,通常在電源單元進設備的入口處,或者設備的供電柜上作BGND和PGND短接。

GND作為數字信號的回流地,主要是同低壓電源發生能量傳遞關系,其**電位并不會影響工作狀態,重要的是與電源之間產生穩定的電位差給器件工作。因而出于擔心GND上面存在干擾電平或者**電位與機殼不一致而將其連接起來的做法理由并不充分。業內現階段流行GND與機架連接的目的是遏制GND上的高頻噪聲。

GND和相應的電源作為一個隔離的系統,不會產生靜電積累問題。靜電積累是有前提條件,首先要有物質之間的相互摩擦;其次這種摩擦能夠導致大量的電荷轉移;第三,能夠引起靜電積累材料的往往都是絕緣的非金屬,因為這些物質自身不能同空氣發生緩慢的放電過程,金屬和其它導電物質具備向空氣緩慢放電地特質,因此它們不易產生靜電積累。只要將GND完全隔離,避免使其和外界發生摩擦,就沒有必要給GND接電阻到結構以泄放靜電電荷。   

  

經典案例—48V電源地受信號地耦合造成干擾

某基帶框在RE測試時發現在頻點32.76MHZ處輻射較高,準峰值為53.8dB超過CLASS A限值近4dB,結果如下圖所示:



在定位過程中發現,主控板不插在槽位的時候輻射就消失,只要主控板一插上無論其它單板如何配置,該點得輻射均存在。過程中還發現在電源線上串上磁環,該點的輻射也消失。

為了確定輻射源的耦合途徑,首先對背板和主控板的PCB進行了詳細的審查,發現

1、cellbus時鐘走線是采用兩端匹配的方式,通過上拉電阻匹配到VTT層,原理圖如下:

2、VTT和-48V、-48V_GND的電源平面有大面積的重合。


 


如果VTT濾波電容選擇不合理,可能會把干擾傳入VTT層,而VTT層與-48V電源層在主控板上有大面積的重合,-48V電源層很有可能被耦合到干擾。

*后經過定位確認正是VTT電源層受到CELLBUS的影響后,對-48V電源層耦合,然后通過電源線對外輻射造成超標。  


其它輻射超標的原因

輻射發射測試通不過的時候,很多測試人員喜歡從PCB上分析超標的原因。除了PCB布局、布線外,PCB上的一些電路設計對于輻射發射也會起到決定性的作用。

1  這種電路首推時鐘線匹配電路。時鐘信號的上升沿是決定對外輻射的一個重要因素,而匹配電路直接能夠決定時鐘的信號質量。譬如對于始端匹配的時鐘電路,始端串連的電阻選擇不當或者較小可能會造成時鐘線上干擾較大。

2 去耦電路。電源管腳上面的去耦電路也是影響RE的一個重要因素。

3 其它不合理的電路。


經典案例—— PGND-GND跨接電容造成輻射超標

數通某產品在RE測試時,165MHz不滿足Class A裕量要求,測試結果如下:

 


查看單板布局,發現地分割處布局如下圖:


 


由于單板的總線頻率為33MHz,165MHz恰為33MHz的5倍頻,分析干擾可能是從GND耦合到PGND,通過網線驅動,從而導致輻射超標。從上圖可以看到跨接電容不是兩個管腳直接跨接在PGND和GND之間,而是從GND引線到PGND,然后再接跨接電容,因此懷疑是這段走線將干擾耦合到了PGND,使跨接電容沒有起到作用。將該走線刮斷,重新測試,測試結果如下:


165Mhz頻點基本消失,為了確認電容跨接在地分割上,是否和割斷有同樣的效果,把電容跨接在地分割上重新測試,發現結果是仍然超標。


這個案例說明,GND和PGND之間的電容連接有時候會導致GND上面的干擾耦合到PGND上面去,在PGND上面造成干擾,然后通過電纜輻射出去,導致輻射超標。

粵公網安備 44190002002243號

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