电源共模电容接地对辐射发射的影响TheInfluenceofCommon-ModeCapacitorGroundingtoRadiationEmission徐加征,张本军(中兴通讯股份有限公司,江苏南京210012)XuJia-zheng,ZhangBen-jun(ZTECORPORATION,JiangsuNanjing210012)也能很好地抑制低摘要：共模电容是电路设计中经常用的器件之一，共模电容不仅能抑制传导发射噪声，共模电容的接地也是影响其性频辐射发射。在具体的设计中，除了要注意共模电容的个数和摆放位置外，供电路设计能的重要因素。该文通过一个案例，说明了共模电容低阻抗共模泄放路径对辐射发射的影响，人员参考。接地；辐射发射关键词：共模电容；共模辐射；差模辐射；中图分类号：TM937文献标识码：A文章编号：1003-0107(2019)11-0095-04Abstract:Acommon-modecapacitorisoneofthecomponentsusedincircuitdesign.Acommon-Modeca-pacitorcannotonlysuppressconductedemissionnoise,butalsoproperlysuppresslow-frequencyradiationemission.Inthespecificdesign,inadditiontothenumberandlocationofcommon-modecapacitors,thegroun-dingofcommon-modecapacitorsisalsoanimportantfactoraffectingtheirperformance.Thisdocumentdescribestheimpactofthelow-impedancecommon-modepathofacommon-modecapacitortoradiationemission.Keywords:Common-ModeCapacitor;Common-ModeRadiation;Differential-ModeRadiation;Grounding;Ra-diationEmissionCLCnumber:TM937Documentcode:AArticleID：1003-0107(2019)11-0095-040引言在EMC测试中经常会遇到这样的情况，一个的设备能通过辐射发射测试，但是用电缆连接起来组成一个系统时，这个设备就不合格了，这就是电缆辐射的作用。实践表明，按照屏蔽设计规范设计的屏蔽机箱一般都能达到60-80dB的屏蔽效能，但往往由于电缆处理不当，造成系统产生严重的EMC问题[1]。一个设备往往而线缆与电磁环境的相互有多根不同类型的外部线缆，耦合比机壳、PCB或其他结构与电磁环境的耦合更加有也是干效。因此，外部线缆是系统对外主要的辐射路径，扰进行系统的主要路径，必须对设备对外接口电路和线缆详细的设计和说明。1线缆的电磁辐射计算电缆之所以会产生电磁电缆产生的辐射尤其严重，辐射，是因为电缆中存在差模电流和端口处存在共模电共模电压压。差模电流通过线缆形成的环路对外辐射，共模干扰是线缆则驱动电缆成为单极天线而产生辐射。对大地之间的干扰，共模干扰有时也称之为纵模干扰和接地干扰，即载流导体与大地之间的干扰。差模干扰是线与线之间的干扰，比一对差分线之间的干扰，电源线相线与中线之间以及相线与相线之间的干扰等。差模干扰也称之为横模干扰和对称干扰，即载流导体之间的电位差干扰[2]。下面简单介绍线缆差模辐射和共模辐射的计算以及如何评估线缆的干扰辐射。作者简介院徐加征(1976-)，男，高级工程师，博士研究生，研究方向为电磁兼容(EMC)；张本军(1973-)，男，高级工程师，硕士研究生，研究方向为电磁兼容(EMC)。95电子质量2019年第11期(总第392期)1.1差模辐射根据电磁场辐射理论，可以推出两根线上差模电流所产生的最大场强为|E|max=1.316×10-14fAs|ID|d2流需63mA，说明比差模电流小很多的共模电流可产生同一量级的辐射。1.3电缆辐射的评估(1)为了满足50MHz时3m距对于一根1m长的电缆，离处场强为50dB/m(classA的要求)，线缆上的共模电流必须小于25滋A。如果要产生同样的辐射场强，所需要的差模电流是共模电缆的上千倍，因此电缆的辐射主要是共模电流引起的。在进行辐射发射测试之前，可以通过来预测设备是否能通过辐射测试流过电缆的共模电流，发射测试。共模电流可以用电流探头测得，测试连接如图1所示，测试中电流探头在电缆上慢慢移动以便测试到最大点。单位A；式(1)中，ID是电缆中差模电流强度，As是两单位m2；根线缆形成的环路面积，f是差模号的频率，单单位m。位Hz；d是观测点到辐射源的距离，从式(1)可以看出，差模电流产生的辐射场强取决于：成正比；环路的面积，差模电流频率的平方f2，成正比；与到考察点的距离d成反比；与差模电流ID成正比。由公式(1)可以算出，30MHz时1m长扁带线缆(线间距1.27mm)需要63.1mA的差模电流正好产生等于3m处50dB滋V/m的CLASSA类限值的辐射场强。1.2共模辐射根据电磁理论，可以推算得两根线上的共模电流所产生的最大场强为：|E|max=1.257×10-6fl|Ic|d(2)图1线缆上共模电流的测量2共模电容接地不良导致线缆共模辐射案例2.1现象对某产品进行辐射发射测试时，发现80-100MHz频点辐射超标，如图2所示。通过分析和比对测试，发现是电源线的辐射，进一步分析确认是电源共模电容电路接地不良造成电源的共模噪声通过电源线辐射出来。单位A；式(2)中，Ic电缆模电流强度，l是线缆的长度位m；f是共模号的频率，单位Hz；d是观测点到单位m。辐射源的距离，在30MHz时1m长的扁带电缆(线由式(2)可算出：间距1.27mm)只需25滋A共模电流就可产生3m处的前面计算同一情况差模电CLASSA类限值的辐射电场。图2电源共模电容未有效接地的辐射发射962.2原因分析辐射应具有两个必根据辐射发射的机理我们知道，这些源和天线可要条件，即辐射源和对外发射的天线，能是有意，也可能无意产生的。通过排查，把对外连接的网线和光纤等信号线全部设备只拔掉，只保留电源线，80-100MHz的辐射未改善。上电没有运行业务，80-100MHz的辐射还是未改善。由此基本可确定80-100MHz的辐射问题是由电源线引起的。分析产品的电源设计，电源采用共模电容进行电源共模噪声的抑制，电源还采取了雷击浪涌的防护设计，其模浪涌的防护设计的泄放地与共模电容的地是同一个地。另外为了方便电源共模防护泄放和电源共模设计中采用了电源噪声泄放的地与机壳之间断开连接，共模防护泄放地和电源共模噪声泄放地与机框之间通如图3所示。过可拆卸结构件连接的方式，图3电源滤波共模电容接地示意图测试所用电源没有用结构件把共模电容检查发现，接到机框，由此可以确定电源共模电容电路接地不良造成电源的共模噪声通过电源线辐射出来。这样电源线实际上已经不是纯粹意义上的\"电源线\"了，它拾取了噪声后两端存在共模电压UAB，而整机如图4所示。共的电源线缆就成了被驱动的辐射天线，模辐射的两个必要条件都具备了，电源线就会对整机的辐射发射产生影响。图4共模电容接地不良造成电源线共模辐射示意图2.3处理措施根据上面的原因分析，要解决这个问题就比较容易了。既然电源的共模噪声是驱动源，设备电源线是天线，那么只要将其中的一部分取消或将两者的关联断开，就可以解决共模辐射的问题。一方面就是减少电源电路的即减少电噪声，另外一个方法就是减小驱动源的电压，源噪声与电源线之间的耦合。减小驱动源按照以上的分析将共模电容有效接地，结果如图5所示，可见80-100MHz的电压，再进行测试，的辐射明显降低。图5电源共模电容有效接地后的辐射发射97电子质量2019年第11期(总第392期)3结语通过上面分析和案例，可以总结下面的几点启示供产品设计参考。但做好电源(1)选择性能合适的电源滤波固然重要，滤波两端的布线和接地更为重要。一定要注意电源滤波(2)对于电源滤波电路的设计，前后的隔离。(3)电源供电线的滤波应安装在设备或屏蔽体的电源入口处。(4)其他线路接口的处理与电源端口的处理相同。生产或工艺(5)如果一些设计或功能实现需要结构、流程或文件提出明确方面的保障，最好对相关的环节、的要求，保证质量。参考文献：[1]郑军奇.EMC电磁兼容设计与测试案例分析[M].北京:电子工业出版社,2006.[2]钱振宇.开关电源的电磁兼容性设计与测试[M].北京:电子工业出版社,2005.上接78页在本次在100h、200h和300h的三个条件下所做的驻E*ab和驻E00的结果统计，可以看出驻E00所的值明显小于驻E*ab所得到的值，从分布上面看，驻E00更加的均匀，数值相对统一，驻E*ab的结果分散范围较大。这表明CIEDE2000色差公式在人体肉眼的视觉性上要优于CIElab公式，更加适合应用于计算老化试验后塑料材料的色差值。tallyMeasuredColorCoordinate[S].2011.[2]LeeYK.ComparisonofCIELAB驻E*andC1EDE2000color-diffefencesafterpolymerizationandthermocyclingofresincomposites[J].DentalMaterials,2005,21(7):678-682.[3]BrowningWD,ChanDC,BlalockJS,eta1.AComparisonofHumanRatersandanIntra-oralSpectrophotometer[J].OperativeDentistry,2009,34(3):337-343.[4]胡威捷,汤顺青,朱正芳.现代颜色技术原理及应用[M].北京:北京理工大学出版社,2007:88.参考文献：[1]AS2244-2011.StandardPracticeforCalculationofColorTolerancesandColorDifferencesfromInstrumen-98
