在进行EMC测试时,电缆往往是最薄弱的环节。
就像我之前在给一大型设备做EMC摸底测试的时候,发现主要的问题是辐射发射的问题,而干扰源就是其中的电源线。
本文简要介绍一下电缆对EMC的影响。
Part 1
问题描述
一些EMC 辐射发射测试完全合格的设备或者模块通过电缆连接起来后,整个系统就不再合格了。
这就是电缆产生辐射的作用。
实践表明, 按照屏蔽设计规范来设计的屏蔽机箱一般很容易达到60~80dB的屏蔽效能。
但往往由于电缆处置不当(例如接口处屏蔽层没有做好), 容易造成整个系统产生严重的EMC问题。
90%的EMC问题是由电缆造成的。 这是因为电缆是高效的电磁波接收天线和辐射天线, 同时也是干扰传导的良好通道。
Part 2
原理分析
电缆之所以会辐射电磁波, 主要是因为电缆端口处有共模电压存在, 电缆在这个共模电压的驱动下, 如同一根单极天线。如下图所示:
它产生的电场辐射为:
E = 12.6 × 10-7(f I L)(1/r)
式中,
-
I为电缆中在共模电压驱动而产生的共模电流强度
-
L 为电缆的长度
-
f为共模信号的频率
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r为观测点到辐射源的距离
由以上公式可得,想要减小电缆的辐射强度, 可以通过减小高频共模电流强度, 缩短电缆长度来实现。
电缆的长度一般是固定的,在符合连接要求的情况下要求尽量缩短电缆的长度。
其实控制电缆共模辐射的最好方法是减小高频共模电流的幅度。
因为高频共模电流的辐射效率很高, 是造成电缆辐射超标的主要因素。
Part 3
一般措施
对于问题线缆,一般采用屏蔽电缆来解决辐射的问题, 但是在使用屏蔽电缆的情况下, 屏蔽层合理接地是解决电缆EMC问题的关键。
蔽电缆的屏蔽层一定要 360°搭接处理。
“Pigtail” 、 不正确的接地点选择等问题都将使屏蔽线 出现EMC问题。 如下图所示为不同长度的 “Pigtail” 对辐射发射的影响。
另外, 电缆的布置也会对产品EMC产生重大影响, 电缆之间的耦合、 电缆布线形成的环路都是电缆EMC设计的重要部分。