上海徐吉絕緣電阻測試儀器輻射整改案例
2016-07-09
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此絕緣電阻測試儀器，因為要出口歐洲所以需要做CE認證，需要符合BS EN 61326其中的EMC要求。在廣州ITL EMC電波暗室中測試發(fā)現(xiàn)，24MHz諧波超標，特別是48MHz竟然超標25dB之多，嚴重不符合標準相關(guān)現(xiàn)值以及相關(guān)要求！
引言：伴隨著測試儀器的不斷升級，其智能化也不斷提高，這樣就離開不了與PC的智能通信以及數(shù)據(jù)處理。因為，此絕緣電阻測試儀器可以通過高速USB2.0與電腦連接通信，通過電腦的后臺程序數(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、自動存儲、自動測試以及監(jiān)測功能。有因為此絕緣電阻測試儀器的高壓部分，至高可達5000V，所以在安規(guī)方面有些特殊的設(shè)計，例如USB數(shù)據(jù)通信部分，是采用芯片通過光電隔離了的。
1，絕緣電阻測試儀隔離式USB輻射電磁發(fā)射干擾噪聲機理診斷及分析
一般來說USB 2.0通信數(shù)據(jù)傳輸高達480Mbps，其采用高速差分信號傳輸方式，由于接地層與電源層的信號搖擺，發(fā)射噪聲會有所增加。因此，為避免串擾并保證信號的完整性，消除將要混入高速信號中的共模噪聲是USB電磁兼容整改的大頭。又正因為此USB是一個特殊的案例，其采用隔離及近似浮地的設(shè)計，導(dǎo)致USB隔離板供電及數(shù)據(jù)處理部分全部都通過PC，其USB連接線纜采用屏蔽（屏蔽編制密度很低，很的銅網(wǎng)），并連接至USB信號處理GND，這樣就形成一個典型的單極發(fā)射天線。
2，絕緣電阻測試儀又針對此隔離式USB處理小板分析：
（1）此PCB LAYOUT的晶振的兩顆負載電容地經(jīng)trace先連接至USB shielding GND，再至芯片GND/USB 信號GND。
（2）此USB處理小板輸出信號，因Layout問題，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)信號耦合至I/O接口提高了便捷。
（3）此數(shù)據(jù)處理Layout，*沒有參考保持D+和D-兩條信號線同樣長度且始終平行，以得到D+/D-90Ω的差分對阻抗及45Ω的共模阻抗，這樣導(dǎo)致了信號反射以及隔離度不好的問題的存在提供了可能。
3，絕緣電阻測試儀針對此隔離式USB方案采取如下EMI噪聲抑制方案
（1）割斷晶振的兩顆負載電容GND的trace，直接拉至USB芯片GND，使其不經(jīng)過USB接口外殼的屏蔽地。
（2）改變經(jīng)PC傳輸過來的數(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。
（3）將輸入近USB接口的部分串入一顆120ohm common mode choke、對GND&Power分別串入一顆600ohm磁珠。
（4）對此USB電纜采用80%編制密度，其屏蔽地的近絕緣電阻測試儀端不接至此隔離式USB小板的GND，另外，在此USB傳輸線近此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)射超標的時候，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的屏蔽地斷開，采用隔離處理。
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