電磁兼容電磁干擾故障診斷

1、電磁兼容電磁干擾故障診斷第1頁，共24頁，2022年，5月20日，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics and Electrical Drive Lab電磁兼容在電子產品研制過程中的三個重要環(huán)節(jié)：(1)電磁兼容設計(2)電磁兼容診斷(3)電磁兼容的標準檢測 目前在電磁兼容設計和電磁兼容的標準檢測方面比較重視、技術和方法也比較多，但是在電磁兼容診斷和故障排查方面手段比較缺乏。 由于電磁兼容本身的復雜性，雖然理論設計毫無疑問將起到十分重要的作用，但產品的實際研制中出現的電磁干擾是理論設計中無法精確考慮和預見的。因此，電磁干擾的診斷和故障排查就是非常重要的一個

2、環(huán)節(jié)。第2頁，共24頁，2022年，5月20日，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics and Electrical Drive Lab EMC EMI電磁發(fā)射 EMS電磁敏感度傳導發(fā)射輻射發(fā)射傳導敏感度輻射敏感度GB 9254GB/T 17625.1GB 9254GB/T 17626.4GB /T 17626.5GB /T 17626.6GB /T 17626.2GB /T 17626.3.第3頁，共24頁，2022年，5月20日，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics and Electrical Drive La

3、b電磁干擾的檢測需要二類關鍵儀器：(1)對輻射源的定位、性質和強度的確定(2)對敏感源的診斷與定位電磁干擾問題的診斷和故障排查應在三個環(huán)節(jié)中展開：(1)研發(fā)過程中及早發(fā)現問題，為正式產品提供依據(2)樣機調試確定干擾問題，排除故障，試產品盡快通過試驗(3)現場中確定干擾問題原因，解決干擾問題第4頁，共24頁，2022年，5月20日，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics and Electrical Drive Lab一、 電磁干擾診斷思路 電磁干擾診斷是當發(fā)現產品出現電磁不兼容現象后，根據其癥狀及產品的基本技術數據判斷產生不兼容的原因，找出引起問題的環(huán)節(jié)

4、，進而采取相應的補救措施。1了解電磁不兼容的癥狀 了解傳導發(fā)射還是輻射發(fā)射超標，超出多少及超標的頻率；哪一種抗擾性差、程度怎樣；由于自身內部的干擾還是工作現場環(huán)境中的干擾而出現性能下降，相關聯的現象是什么等。 第5頁，共24頁，2022年，5月20日，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics and Electrical Drive Lab2收集產品的基本信息 了解產品的基本信息，如其功能、工作原理、設計特點、系統/電路結構、PCB設計、已采取的電磁兼容措施等，然后才能結合其出現的電磁不兼容癥狀做出合理的分析和判斷，確定引起不兼容的電路部位。 3排查出現問題

5、的原因及采取補救措施 從電磁干擾三要素入手，查找其薄弱環(huán)節(jié)，然后有針對性地采取EMC措施。 對電磁發(fā)射超標、抗擾度試驗不過關，因已知產生的電磁騷擾或外施的電磁騷擾的信息，只需要有針對性地對其他兩個要素進行分析，處理起來相對容易一些。第6頁，共24頁，2022年，5月20日，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics and Electrical Drive Lab 對于產品工作時出現的故障，如果是自身的騷擾影響其正常工作，其騷擾源可跟據產品的基本信息進行分析，這類故障一般可在實驗室中重復，比較容易處理；如果是由于現場工作環(huán)境中出現的騷擾引起電磁不兼容問題，因現

6、場情況往往非常復雜，且有些故障可能很難重復（如偶然事件），處理起來則比較難。第7頁，共24頁，2022年，5月20日，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics and Electrical Drive Lab二、 電磁干擾診斷測量 定性的電磁干擾診斷，找出騷擾源，及早發(fā)現問題并解決。 定性的電磁干擾診斷測量：用電場探頭、磁場探頭、電流探頭、前置放大器以及頻譜儀或電磁干擾接收機等，檢測印刷電路板、單元、系統、機箱、電纜等的電磁騷擾及泄漏。 第8頁，共24頁，2022年，5月20日，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics a

7、nd Electrical Drive Lab1用電流探頭檢測線纜中的騷擾電流 傳導騷擾通過線纜傳輸，線纜的輻射源于其中的電流，采用卡鉗式的電流探頭可檢測出纜線中流通的騷擾電流，也進一步區(qū)分出差模騷擾電流和共模騷擾電流。 常用的測量方法有下面幾種：第9頁，共24頁，2022年，5月20日，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics and Electrical Drive Lab2用電場探頭、磁場探頭查找印制電路板上的電磁騷擾源 印制電路板上印制線可能作為發(fā)射天線產生輻射電磁場，電路中的磁性元件會產生較強的磁場。用電場探頭、磁場探頭可檢測產生較強電場、磁場的部

8、位。 第10頁，共24頁，2022年，5月20日，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics and Electrical Drive Lab 由于屏蔽體的不完整性，設備內部的騷擾源仍會對外產生電磁輻射?？捎秒姶盘筋^沿著機箱、屏蔽體的縫隙及開孔部位，查找其最大的電磁泄漏。3用電磁探頭查找機箱或屏蔽體的電磁泄漏第11頁，共24頁，2022年，5月20日，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics and Electrical Drive Lab4用光纖探頭檢查機殼對外部輻射的屏蔽作用 為測量機殼對外部輻射的屏蔽作用或設備內的電磁

9、輻射，將電磁探頭置于機殼內，采用光纖傳輸信號，可避免金屬引線對測試結果的影響。第12頁，共24頁，2022年，5月20日，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics and Electrical Drive Lab加上一項措施不合格去掉最貴或最不好實現的措施合格仍合格恢復這個措施不合格診斷的常用方法第13頁，共24頁，2022年，5月20日，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics and Electrical Drive Lab三、 電磁發(fā)射診斷 如果電磁發(fā)射超標，首先要區(qū)分是傳導發(fā)射還是輻射發(fā)射，然后分別處理。 傳導發(fā)射

10、比較簡單，頻率在30MHz以下，主要排查電源及后續(xù)電路，一般是檢查濾波情況，如電源出口處是否使用了濾波器、濾波器的安裝及接地情況、濾波器參數選擇是否合理、經過濾波的導線是否還與其他內部電路存在耦合等。在排查時，差模通路和共模通路都要考慮。第14頁，共24頁，2022年，5月20日，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics and Electrical Drive Lab 因騷擾信號頻率較低，在產品內部的傳播主要是通過電場耦合或磁場耦合方式。要判斷耦合類型是電場耦合還是磁場耦合為主，可將電纜負載斷開，如果干擾電壓消失，則是磁場耦合；如果干擾電壓繼續(xù)存在，則是電

11、場耦合。如果無法斷開負載，也可以分別測量電路中源端的干擾電壓和負載端的干擾電壓，若兩者的比值接近于1，為電場耦合；若兩者的比值和源阻抗與負載阻抗的比值接近，則為磁場耦合。第15頁，共24頁，2022年，5月20日，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics and Electrical Drive Lab輻射發(fā)射超標問題測量超標（臨界）點，作參考值有電纜無電纜合格不合格只有電源電纜無共模電流不合格拔掉所有電纜合格測量電源線共模電流檢查機箱屏蔽完成有共模電流合格不合格電纜有問題解決電纜共模電流設備聯上所有電纜處理濾波器，消除共模電流第16頁，共24頁，2022年

12、，5月20日，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics and Electrical Drive Lab四、 電磁抗擾度診斷 首先，判斷電磁騷擾是否是從電源線引入的。在設備的電源入口處設置隔離變壓器、濾波器進行隔離，如干擾消除，則說明干擾是由電源線引起的?？蓹z查電源內部結構、變壓器、濾波器和元器件安裝位置及布線是否合理，檢查屏蔽、濾波、接地、扼流圈和去耦等電磁干擾抑制措施是否有效。 如果電磁騷擾不是由電源線引入的，則檢查是否由于外部電磁輻射產生，檢查設備外殼的屏蔽、接地措施是否合理，信號線的屏蔽、濾波措施是否有效等。第17頁，共24頁，2022年，5月20日

13、，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics and Electrical Drive Lab 如果電磁騷擾是內部電路產生的，則檢查內部可能的騷擾源及耦合途徑。檢查元器件選擇及布局、導線敷設是否合理，檢查內部電路、元器件、信號線有無屏蔽及屏蔽是否起作用等，把注意力集中在可能產生電磁騷擾的元器件或電路上。第18頁，共24頁，2022年，5月20日，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics and Electrical Drive Lab 要著重檢查設備情況和現場情況。檢查故障設備的防護情況，是否有電源線濾波器、差模還是共模濾波

14、、安裝是否正確，接地系統是否存在地回路，信號線是否采取了屏蔽措施、屏蔽接地是否適當，對于較長的電源線和外部信號線是否有防護措施；檢查現場的干擾情況，附近是否有射頻發(fā)射設備，有無空調、電焊機、交流調速電動機、感應加熱等設備，在同一電源上是否有大負荷用戶等。五、 工作現場的電磁兼容問題 在工作現場出現電磁兼容故障時，一般要先確定故障部位，并分析其產生的原因，然后采取具體措施解決它。第19頁，共24頁，2022年，5月20日，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics and Electrical Drive Lab 對于連續(xù)性干擾，通過反復關閉和恢復設備工作察看其

15、與干擾的關聯； 對于間歇性干擾，觀察周圍可能產生間歇性騷擾的設備的工作狀態(tài)變化，如電動機起動、大負載的投切、移動射頻設備使用等與干擾的關聯； 如果找不到相關的設備，可以考慮是否由于電源電壓瞬態(tài)、電快速瞬變脈沖群、靜電放電等瞬態(tài)騷擾引起，外施這些騷擾觀察是否產生干擾，開始時使用較低的電平，然后逐漸增加電平值，直到設備發(fā)生故障、出現性能下降，或達到這類設備的最大騷擾電平為止。 要確定騷擾源，需要改變周圍可能相關的設備的工作狀態(tài)。第20頁，共24頁，2022年，5月20日，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics and Electrical Drive Lab

16、用電流探頭測量設備電纜（電源線、信號線、接地線等）中的電流（包括差模和共模），查找與可能引起干擾的騷擾電流，以此判斷是否是通過電纜線傳入干擾，如果能找到，則對相關的電纜采取屏蔽、濾波措施；如果干擾與電纜無關，則可考慮是否由于輻射對設備內部電路產生影響，應改善設備的屏蔽措施。 對于傳導問題，則主要是線纜問題。 對于輻射問題，常見的有兩種可能：一是設備外殼的屏蔽性能不佳，二是射頻騷擾經由各種線纜傳遞； 也可從騷擾傳播的路徑考察干擾問題。第21頁，共24頁，2022年，5月20日，6點30分，星期五電力電子與電力傳動實驗室Power Electronics and Electrical Drive Lab 有關傳導的問題，應處理好電源線、信號線之間的耦合，安裝電源線濾波器，改進內部電路減少傳導發(fā)射。 如果在現場一時無法測量電纜中的騷擾電流，可通過盡可能拔掉設備上不必要的電纜，觀察干擾情況，如果有改善，可能是拔掉的線纜的問題，嘗試將線纜逐個插上，查出有問題的線纜（可能不止一根），如果拔掉線纜后沒有改善則可能是設備外殼或余下線纜的問題，嘗試改善機殼的屏蔽（處理好縫隙、開孔的