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咖啡机传导与骚扰功率EMI整改实例

摘要:  摘要:此咖啡机需要出口欧洲需要做CE认证,即至少需要满足LVD指令、EMC指令等。在EN 55014-1:2006标准中规定了骚扰功率与电源端子骚扰电压限值,即出口欧洲需要符合其中的相关限值要求。此客户在广州SGS做相关认证, ...

摘要:此咖啡机需要出口欧洲需要做CE认证,即至少需要满足LVD指令、EMC指令等。在EN 55014-1:2006标准中规定了骚扰功率与电源端子骚扰电压限值,即出口欧洲需要符合其中的相关限值要求。此客户在广州SGS做相关认证,发现测试传导与骚扰功率不满足限值要求为不合格,故不符合标准EN55014-1,为不符合欧洲CE认证的EMC指令。

关键词:咖啡机;CE认证;传导整改;骚扰功率整改

EUT概述:咖啡机有加热煮咖啡、电动抽水、S3F9488 MCU控制屏显、定时等控制功能,电源部分采用VIPer12芯片负电源架构给电。结合电路分析,此产品在EMI部分主要有VIPer12电源芯片的斩波、S3F9488 MCU、以及马达驱动及本体的骚扰源,从这三个骚扰源头进行focus,然后找其可能的骚扰路径、天线进行排查。

Original原始测试数据波形如下:
Conduction Emission(CE) original test data


Disturbance power(DP) original test data

从上述看到主要是传导前端不合格,骚扰功率的话8MHz谐波不合格。

1、传导发射整改
从测试数据分析,150KHz~1MHz此波形包络前端整体偏高,且有尖峰突出呈谐波态势。应该与这个VIPer12电源芯片内部工作主频与外部电感能量变换产生的骚扰。所以,估计此EMI噪声其差模分量占据大部分,且呈现为L、N回路。所以,在添加整改方案,在尝试不同思维考量的时候,添加EMI器件主要朝着差模电感、X电容、磁珠方面去努力。

2、骚扰功率整改
从测试数据分析,主要是8MHz的谐波骚扰,据此类波形形态分析可以很确认是MCU以及显示屏、按键部分驱动等信号窜入到电源,遂经电源线出来。所以,在整改此类骚扰功率问题的时候,可以从MCU的晶振、CLK、PWM、显示屏等数字信号及相邻的PCB trace、附近的线缆可能出现的直接、或间接的传导、近场耦合。

整改方案:



添加整改方案后测试数据波形如下:

Conduction Emission(CE) after add solution test data


Disturbance power(DP) after add solution test data

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评论(69)

  1. 本来经过反复验证了一个简洁有效的EMI整改方案就要完美收官!可是今天收到了客户的投诉,就是当添加EMI solution后,整机一插入电源插头,咖啡机水泵(水泵是通过可控硅控制)已实时工作,属失控状态。然后尝试将电感去掉,将原来隔断的trace还原接通,那整机则可回复原来待机状态,再由按键操作 (本机的正确功能)

    后续客户在此工字电感上面套了一个铝壳金属罩子如下图,机器功能恢复正常!看来工字电感的辐射很猛、很猛啊,下次要注意了。主要是这次手上只有一台样机,客户催的又紧,就没有详细去确认了。最重要的是,从电气参数上看肯定也不会出现水泵失控啊!!!

    工字电感套铝壳

    工字电感套铝壳

    带屏蔽的工字电感套

    带屏蔽的工字电感套

  2. 在添加原始的EMI solution后,再在CR1晶闸管的G控制级近GND添加添加一颗0.1uf电容,彻底解决咖啡机马达误动作的问题。至此,此咖啡机EMI整改彻底完成。如下图:
    1.jpg

    add 0.1uf Cap.jpg

  3. 很不错的学习例子,谢谢

  4. 看怎么改.学习学习

  5. 新手,来学习学习。

  6. 骚动扰功率遇到8MHZ的倍频超出,学习一下你的整改方法。

  7. wd5160 发表于 2013-11-6 09:24
    骚动扰功率遇到8MHZ的倍频超出,学习一下你的整改方法。

    8MHz的谐波应该是你的MCU以及你的那颗晶振为骚扰源头,你可以从MCU与晶振为据点,首先查找相关核心CLK、IO,以此为切入点,进行阻抗匹配、或衰减、滤波、或减缓脉冲上升沿时间,再次以这些核心的骚扰源头的相关有重大嫌疑的任何路径进行堵截,最后以你测试骚扰功率的耦合钳里面测试的那条天线之间的任何可能的回路进行排除。
    建议solution:
    1、对晶振XO串联10~100ohm的电阻。
    2、MCU VCC近芯片串联100~800ohm磁珠。
    3、trace比较长的IO以及有可能相互耦合导致向外发射因素加强滤波等相关处理。
    4、最后在你测试骚扰功率的那条线在整个系统的端口处,进行滤波处理。

  8. HI,286,能否帮帮我看看我遇到的情况如何解决?功率骚扰都是8M倍频超出,32M,40M.....等,断开MCU电源,倍频超出没有了。。由于是两块PCBA,用排级连上,测试效果最为明显。电源与地串上600R磁珠,仍然会存在。有没有什么好的建议。

  9. wd5160 发表于 2013-11-13 18:11
    HI,286,能否帮帮我看看我遇到的情况如何解决?功率骚扰都是8M倍频超出,32M,40M.....等,断开MCU电源,倍 ...

    Hi wd5160!
    1、能否方便提供电路图?
    2、EUT内部结构图片?

    你再试试下面的方案:
    1、排线上用一颗直径2cm或以上的磁环绕2~3圈。
    2、MCU的VCC供电电路与AC电源的近AC输入端口的公共端串联小差模电感。
    3、电源与地都串了600ohm的磁珠,其它的一些控制IO呢,特别是那些走线比较长的PCB trace、线缆等连接到MCU端口上的IO,一定要着重处理。
    4、注意MCU附近的进场耦合,例如产品内部的线缆要远离MCU上部、远离晶振、远离相关可能引起的任何高频骚扰耦合的问题。

  10. 新人,请教一下何为8Mhz谐波不合格 图上并没有看出来啊

  11. Thomas 发表于 2013-11-19 14:42
    新人,请教一下何为8Mhz谐波不合格 图上并没有看出来啊

    8MHz不合格是指测试EMI时,频谱曲线上面例如有8MHz的谐波,如24MHz、48MHz、64MHz、72MHz……等8的倍数的频率,超过的标准的限值。
    我贴的那个图形不是8MHz的谐波问题,8MHz谐波是 wd5610提出的。

  12. 286 发表于 2013-11-19 20:29
    8MHz不合格是指测试EMI时,频谱曲线上面例如有8MHz的谐波,如24MHz、48MHz、64MHz、72MHz……等8的倍数的 ...

    又学到一点 多谢

  13. HI,286,骚扰功率30-50MH很多超出,会不会是开关电源部分引起的呢?

  14. wd5160 发表于 2013-11-24 15:02
    HI,286,骚扰功率30-50MH很多超出,会不会是开关电源部分引起的呢?

    HI wd5610 是的,完全有可能,不限于DC to DC模块、任何PWM电路!
    这其中主要是要看波形包络,如果频带很宽如你说的30~50MHz一般都是电源或类似电路出来的。另外,有一种波形包络例如像马达的那种波形很多一片的尖峰干扰就不是电源的问题了。

  15. WM、显示屏等数字信号及相邻的PCB trace、附近

  16. WM、显示屏等数字信号及相邻的PCB trace、附近

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