某车载电子逆变器EMC测试整改案例分享

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查看96 | 回复1 | 2024-6-9 18:22:33 | 显示全部楼层 |阅读模式

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大功率逆变器EMC整改

大功率逆变器

大功率逆变器

车载电子逆变器作为汽车内部的重要电子设备,其电磁兼容性直接关系到车辆内部其他电子系统的正常运行以及驾驶员和乘客的通信安全。因此,进行EMC认证,确保产品符合CISPR 25和GB/T 18655标准,是产品上市前不可或缺的一环。为了对车载电子逆变器进行EMC(电磁兼容性)认证,确保其符合CISPR 25和GB/T 18655标准,需要进行一系列系统的测试和验证。

1、传导发射(电流法超等级3 限值)。按照GB/T 18655-2018标准开展测试控制/信号端口测试采用电流探头连接接收机测试, 传导噪声不应超过等级3。
2、传导发射(电压法超等级3限值)。按照GB/T 18655-2018标准开展测试,电源端口测试采用两组5uH、50Ω的LISN人工电源网络连接接收机进行测试。传导噪声不应超过等级3。
3、辐射发射(超等级3限值)。按照GB/T 18655-2018标准开展测试,辐射场强测试在ALSE内进行。

经过严格的电磁兼容性(EMC)测试与预测,我们的大功率逆变器在150kHz频段上的表现令人担忧。测试结果显示,该频段下的辐射骚扰和传导骚扰均超过了CISPR 25及GB/T 18655标准所规定的限值,超标情况相当严重。

这一发现意味着我们的逆变器在车载环境中可能会对周围的电子设备产生不利影响,甚至可能干扰到车辆的通信系统和导航系统,对行车安全构成潜在威胁。考虑到这一点,我们必须立即采取行动,找出超标原因并进行有效的整改。

首先,我们将对逆变器的电路设计和屏蔽措施进行细致的检查和分析,以确定问题所在。随后,我们将运用专业的电磁仿真软件,对电路进行优化和改进,以期降低在150kHz频段的电磁辐射和传导骚扰。

同时,我们也将对测试环境和测试设备进行复查,确保测试结果的准确性和可靠性。我们将按照标准规定的测试方法和程序,再次对逆变器进行全面的emc测试,确保所有频段和工况下的性能均能满足标准要求。

我们深知,电磁兼容性问题不仅关乎产品的质量和性能,更关系到用户的安全和利益。因此,我们将不遗余力地解决这一问题,确保我们的逆变器在电磁兼容性方面达到国际先进水平,为用户提供安全、可靠、高效的EMC解决方案。

Cispr 25 150kHz RE不合格

Cispr 25 150kHz RE不合格

Cispr 25 150kHz RE不合格


大功率逆变器EMC超标解决方案分析
一、问题分析
我们针对大功率逆变器进行了详尽的EMC测试与分析,发现该逆变器在电磁兼容性方面存在严重超标的问题。经过对内部结构、功率回路、PCB布局、线束布置以及客户提供的多次整改措施的综合分析,我们确定了以下几个关键的问题点:
  • 功率回路回流不佳:功率回路的回流面积较大,导致了不必要的电磁辐射和传导干扰。这种不良的回流设计增加了电磁场的强度,对周围的电子设备产生了显著的影响。
  • 信号回流问题:与功率回路类似,信号回路的回流面积也存在问题,进一步加剧了电磁干扰。信号回路的干扰不仅影响逆变器的自身性能,还可能对车载通信系统造成不利影响。
  • 散热器回流设计缺陷:特别是升压MOS的散热器,其回流设计不佳,等效为发射天线,且参考点为外壳,这种设计大大增加了电磁辐射的强度和范围,是导致EMC超标的主要因素之一。
  • 屏蔽与接地不足:虽然屏蔽与接地是抑制电磁干扰的重要手段,但在此案例中,我们发现即使插入损耗较大,由于屏蔽效能不足,仍然无法有效抑制电磁干扰。
二、解决方案
针对上述问题,我们提出以下解决方案:
  • 优化功率回路设计:通过减小功率回路的回流面积,降低电磁辐射和传导干扰。采用低阻抗的导体材料,并优化布局,确保功率回路的流畅性和高效性。
  • 改善信号回路设计:同样,减小信号回路的回流面积,降低电磁干扰。对信号线进行屏蔽处理,并使用低噪声的连接器,确保信号的传输质量。
  • 改进散热器设计:针对升压MOS的散热器,重新设计其回流路径,避免其等效为发射天线。同时,优化散热器与外壳的接地设计,提高屏蔽效能。
  • 加强屏蔽与接地措施:在逆变器内部增加屏蔽层,提高电磁屏蔽效能。同时,优化接地设计,确保所有需要接地的部分都与主接地系统可靠连接。此外,还可以考虑使用高性能的屏蔽材料和接地材料,以提高整体屏蔽效能。
  • 完善测试与验证:在实施上述解决方案后,进行全面的EMC测试与验证。确保逆变器在各个频段和工况下均能满足EMC标准要求。同时,与客户保持密切沟通,及时反馈测试结果和整改情况。
三、测试数据
150kHz不合格数据(原始测试数据)

150kHz不合格数据

150kHz不合格数据

150kHz合格数据(添加整改方案后测试数据)

150kHz合格数据

150kHz合格数据


具体整改方案涉及客户产品技术参数,以及签订了保密协议。联系曾工 139 2899 3907可以进行相关产品技术交流!
三、结论
通过对大功率逆变器EMC超标问题的深入分析,我们找到了问题的根源并提出了有效的解决方案。通过优化功率回路、信号回路和散热器设计,以及加强屏蔽与接地措施,我们可以显著降低逆变器的电磁干扰水平,确保其满足EMC标准要求。这一解决方案不仅适用于当前的问题逆变器,也可以为其他类似产品的设计和生产提供有益的参考。




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曾工 | 2024-6-9 18:53:14 | 显示全部楼层

大功率逆变器EMC超标问题分析及解决方案

经过对大功率逆变器内部结构、功率回路、PCB布局、线束布置的深入分析,以及在客户多次EMC整改调试基础上的研究,发现逆变器存在严重的EMC问题。具体问题集中在以下几个方面:

  • 功率回路回流不良(回路面积大)
  • 信号回流不良(回路面积大)
  • 散热器回流不良
  • 升压MOS的散热器等效发射天线效应,参考为外壳,导致干扰异常大

这些问题导致逆变器的电磁干扰严重超标。屏蔽与接地往往是同步的,插入损耗再大,如果屏蔽效能不足也无法有效抑制干扰。因此,需要系统性的解决方案来改善EMC性能。

解决方案
1. 优化功率回路设计
  • 减小回路面积:
    • 布局调整:重新设计PCB布局,使功率回路尽可能紧凑,减小电流回路面积,减少辐射干扰。
    • 双面板或多层板设计:采用双面板或多层板,将功率回路的正负轨迹放置在相邻层,通过减少环路面积来降低辐射干扰。
  • 增加去耦电容:
    • 在功率回路的关键节点增加高频去耦电容,降低高频噪声的传播。

2. 优化信号回流设计
  • 合理布线:
    • 确保信号回路的走线尽量短且直,减小环路面积。
    • 在信号线和回流线之间保持紧密耦合,减少环路面积。
  • 采用差分信号:
    • 对于关键信号,采用差分传输方式,增强抗干扰能力。

3. 散热器回流优化
  • 散热器接地:
    • 将散热器与系统地可靠连接,避免散热器悬空造成天线效应。
    • 采用多点接地方式,降低散热器的阻抗。
  • 屏蔽设计:
    • 在散热器和敏感电路之间增加屏蔽层,阻断干扰传播路径。
    • 确保屏蔽层与地可靠连接,提升屏蔽效能。

4. 提高屏蔽效能
  • 屏蔽材料选择:
    • 选择高效屏蔽材料,确保屏蔽罩能够有效阻挡高频干扰。
  • 屏蔽结构设计:
    • 在关键部位增加屏蔽罩,并确保屏蔽罩与地之间有良好的接触。
    • 优化屏蔽罩的接缝设计,避免缝隙产生漏泄。
  • 接地系统优化:
    • 设计统一的接地系统,确保屏蔽层和设备外壳的接地电位一致。
    • 采用星型接地结构,避免地环路引入干扰。

5. 插入损耗与滤波器设计
  • 高效滤波器:
    • 在电源输入端和关键信号线上增加高效滤波器,抑制传导干扰。
    • 滤波器设计要考虑频率特性和插入损耗,确保能够有效抑制高频干扰。
  • 滤波电容和电感:
    • 根据逆变器的工作频率和干扰频谱,选择合适的滤波电容和电感,提升滤波效果。

结论通过优化功率回路和信号回路设计、改进散热器接地与屏蔽措施,以及提高滤波器效能,可以有效降低大功率逆变器的电磁干扰,确保其EMC性能符合CISPR 25和GB/T 18655标准的要求。

具体实施过程中,需要结合实际应用环境,进行多次测试和调整,以确保所有措施的有效性。最终,通过系统性的优化设计和有效的整改措施,逆变器的EMC性能将显著提升,满足相关标准要求,确保产品在实际应用中的稳定性和可靠性。
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