EMC 测试实质之传导骚扰

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家人们，大家好！

今天我们就聊聊什么是传导骚扰。

Part 1

一、传导骚扰的定义

简单说，传导骚扰就是干扰信号顺着电源线、信号线等导体”爬”到其他设备的过程。它就像电线上的”不速之客”，混在正常电流里一起跑，轻则让设备”抽风”，重则直接”罢工”。

和辐射骚扰有啥区别？

“有线VS无线”的传播方式

EMC测试里，电磁干扰分两种”作案手法”：

传导骚扰：走”有线通道”（电源线、信号线），像”坐公交”的干扰；

辐射骚扰：走”无线通道”（空间电磁波），像”坐飞机”的干扰。

举个栗子：

手机充电时干扰音箱，是充电器里的骚扰信号通过电源线传到音箱（传导骚扰）；而手机信号干扰收音机，是电磁波直接在空中传播（辐射骚扰）。

Part 2

二、实质揭秘：它为啥能通过导线”溜达”？

1. 开关电源的”开关尖峰”

手机充电器、电脑电源里的开关管，每秒开关几十万次——每次开关都会产生一个”电压尖峰”（像水管突然被捏紧的瞬间水压暴增）。这个尖峰会顺着电源线”溜”出来，成为传导骚扰的”主力军”。

2. 数字信号的”边沿抖动”

USB传数据、芯片发指令时，信号电平会快速跳变（0→1或1→0）。这个跳变的瞬间会产生高频谐波（像琴弦拨动后的余音），顺着信号线”跑”到其他设备。

3. 接地不良的”地环路”

如果设备接地没接好，不同设备的”地”之间会形成电位差（像两条水位不同的河）。这个电位差会驱动电流在接地线上”乱窜”，形成共模传导骚扰（参考之前讲的共模干扰）。

比喻：

“传导骚扰就像水管里的铁锈——正常水流（有用信号）能走，铁锈（干扰）也能跟着跑，最后把水龙头（接收设备）堵了。”

Part 3

三、传导骚扰该如何测试？

传导骚扰的测试设备：

LISN，Line Impedance Stabilization Network的缩写，即线路阻抗稳定网络。

LISN是电磁兼容测试中的一项重要辅助设备。它可以隔离电波干扰，提供稳定的测试阻抗，并起到滤波的作用。

像个”交通管理员”，接在被测设备和电网之间——只允许被测设备产生的骚扰信号过去，不让电网本身的干扰”混进来”，确保测的是”真凶”。

举例说明

下图为电源端口的传导测试的示意图。接收机接在LISN中的1kΩ电阻和地之间。

接收机信号输入口的阻抗为50Ω，当LISN和接收机接在一起后，相当于50Ω和1KΩ电阻并联，其等效阻抗近似等于50Ω。

由此可以得出，下图电源端口传导骚扰的测试实质就是测试这个等效50Ω阻抗两端的电压。

因为电阻一定，所以也可以通过流过50Ω阻抗的电流来表征骚扰的大小。

从上图中，我们可以看到，流过50欧姆电阻的电流有两种：

一个是差模电流IDM；

一个是共模电流ICM（造成传导骚扰的主要原因）；

所以从传导骚扰测试的实质中我们可以得出解决电源端口传导骚扰问题的关键：

控制产品中的骚扰电流不流过 LISN 和接收机并联组成的等效50Ω阻抗。

我们可以通过分析耦合和杂散的原理来分析传导骚扰的耦合路径和大小，如图中对地的一些杂散电容Cs。

Part 4

四、测试环境搭建

搭建如下所示的传导骚扰测试环境，电流探头实际测试的就是EUT线缆屏蔽层中流过的共模电流。

和前文辐射发射的测试实质类似，只是信号端口的传导骚扰的频段不一样，更低而已。

图中AE为测试辅助设备。铁氧体可以减少AE设备对EUT的影响，与屏蔽外皮的连接点接150Ω到参考接地平面。

Part 5

五、如何治理传导干扰？

对付传导骚扰，核心是”在导线上设关卡”，把骚扰信号”拦下来”。常用方法有3招：

1. 加”EMI滤波器”：像给电线戴”口罩”

在电源入口或信号线端加滤波器，里面藏着X电容（跨线滤差模）+ Y电容（线地滤共模）+ 电感（扼流圈）（参考之前共模差模抑制）。

生活例子：手机充电器里的”小方块”（EMI滤波器），就是专门滤传导骚扰的。

2. 用”屏蔽线”：给电线穿”防弹衣”

用金属编织层包裹线缆（如屏蔽双绞线），屏蔽层良好接地——像给电线套了个”法拉第笼”，阻止骚扰信号”外泄”或”入侵”。

工业应用：PLC和传感器之间必须用屏蔽线，否则干扰能把数据”搅黄”。

3. 优化”接地”：切断”地环路”

确保设备单点接地，避免不同设备”地”之间形成电位差。比如：所有设备的地线都接到同一个接地排，别让它们”各自为政”。

从手机充电器到工业机器人，传导骚扰是每个电子设备都绕不开的”坎”。理解它的实质——”电线上的噪音”，才能在设计时提前”布防”：该加滤波加滤波，该用屏蔽用屏蔽。

下次再遇到设备”抽风”，不妨先看看电源线有没有”搭错车”的骚扰信号——说不定，你离解决问题就差一个EMI滤波器！

学而时习之，不亦说乎，与家人们共勉！

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