上海徐吉絕緣電阻測(cè)試儀器輻射整改案例
2016-07-09
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此絕緣電阻測(cè)試儀器，因?yàn)橐隹跉W洲所以需要做CE認(rèn)證，需要符合BS EN 61326其中的EMC要求。在廣州ITL EMC電波暗室中測(cè)試發(fā)現(xiàn)，24MHz諧波超標(biāo)，特別是48MHz竟然超標(biāo)25dB之多，嚴(yán)重不符合標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)現(xiàn)值以及相關(guān)要求！
引言：伴隨著測(cè)試儀器的不斷升級(jí)，其智能化也不斷提高，這樣就離開(kāi)不了與PC的智能通信以及數(shù)據(jù)處理。因?yàn)椋?strong>絕緣電阻測(cè)試儀器可以通過(guò)高速USB2.0與電腦連接通信，通過(guò)電腦的后臺(tái)程序數(shù)據(jù)處理，可大大的提高數(shù)據(jù)可靠性、數(shù)據(jù)的高密度分析、自動(dòng)存儲(chǔ)、自動(dòng)測(cè)試以及監(jiān)測(cè)功能。有因?yàn)榇?strong>絕緣電阻測(cè)試儀器的高壓部分，至高可達(dá)5000V，所以在安規(guī)方面有些特殊的設(shè)計(jì)，例如USB數(shù)據(jù)通信部分，是采用芯片通過(guò)光電隔離了的。
1，絕緣電阻測(cè)試儀隔離式USB輻射電磁發(fā)射干擾噪聲機(jī)理診斷及分析
一般來(lái)說(shuō)USB 2.0通信數(shù)據(jù)傳輸高達(dá)480Mbps，其采用高速差分信號(hào)傳輸方式，由于接地層與電源層的信號(hào)搖擺，發(fā)射噪聲會(huì)有所增加。因此，為避免串?dāng)_并保證信號(hào)的完整性，消除將要混入高速信號(hào)中的共模噪聲是USB電磁兼容整改的大頭。又正因?yàn)榇薝SB是一個(gè)特殊的案例，其采用隔離及近似浮地的設(shè)計(jì)，導(dǎo)致USB隔離板供電及數(shù)據(jù)處理部分全部都通過(guò)PC，其USB連接線(xiàn)纜采用屏蔽（屏蔽編制密度很低，很的銅網(wǎng)），并連接至USB信號(hào)處理GND，這樣就形成一個(gè)典型的單極發(fā)射天線(xiàn)。
2，絕緣電阻測(cè)試儀又針對(duì)此隔離式USB處理小板分析：
（1）此PCB LAYOUT的晶振的兩顆負(fù)載電容地經(jīng)trace先連接至USB shielding GND，再至芯片GND/USB 信號(hào)GND。
（2）此USB處理小板輸出信號(hào)，因Layout問(wèn)題，也引到USB接口的金屬部分，這樣導(dǎo)致了這高速的差模數(shù)據(jù)信號(hào)耦合至I/O接口提高了便捷。
（3）此數(shù)據(jù)處理Layout，*沒(méi)有參考保持D+和D-兩條信號(hào)線(xiàn)同樣長(zhǎng)度且始終平行，以得到D+/D-90Ω的差分對(duì)阻抗及45Ω的共模阻抗，這樣導(dǎo)致了信號(hào)反射以及隔離度不好的問(wèn)題的存在提供了可能。
3，絕緣電阻測(cè)試儀針對(duì)此隔離式USB方案采取如下EMI噪聲抑制方案
（1）割斷晶振的兩顆負(fù)載電容GND的trace，直接拉至USB芯片GND，使其不經(jīng)過(guò)USB接口外殼的屏蔽地。
（2）改變經(jīng)PC傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)此隔離式USB方案處理后的輸出給光電轉(zhuǎn)換部分的trace不繞至USB接口附近，而是就近原則處理聯(lián)線(xiàn)。
（3）將輸入近USB接口的部分串入一顆120ohm common mode choke、對(duì)GND&Power分別串入一顆600ohm磁珠。
（4）對(duì)此USB電纜采用80%編制密度，其屏蔽地的近絕緣電阻測(cè)試儀端不接至此隔離式USB小板的GND，另外，在此USB傳輸線(xiàn)近此USB接口板的6cm串繞一顆共模抑制磁環(huán)。
4，將上述整改方案加入后在電磁兼容暗室中測(cè)試，48MHz有PK 有6dB余量，QP值有7dB余量。
5，結(jié)論
在遇到USB輻射電磁發(fā)射超標(biāo)的時(shí)候，不要一味注意屏蔽地與系統(tǒng)地相連接，正如此款隔離式USB方案，就需要將近隔離式方案的GND與USB cable的屏蔽地?cái)嚅_(kāi)，采用隔離處理。
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