当前位置：首页 > news >正文

电机驱动器辐射骚扰整改

news 来源：原创 2025/6/2 13:54:31

定位低压DC部分的骚扰源（排除法）：

为确定是电源哪部分出现问题，可以采取如下步骤进行验证：

a.将12V转5V的芯片去掉，仅剩12V器件工作，然后测试；

b.将5V转3.3V和隔离5V的芯片去掉，仅剩12V和5V器件工作，然后再测试；

c.去掉与微处理器和隔离5V电路无关的器件，然后再测试。

实验结果：

执行a步骤，发现实验结果完全符合测试要求，不存在超标的情况，因此可以确定12V器件不是造成辐射超标的原因；

执行b步骤，发现实验结果完全符合测试要求，不存在超标的情况，因此可以确定12V器件和5V器件不是造成辐射超标的原因；

执行c步骤，发现实验结果和之前测试的非常相似，虽然稍微有所改善，但是依然超标。

通过以上3个步骤可以发现，隔离5V和3.3V是造成辐射超标的主要原因。

由前面的分析不难发现，造成5V和3.3V辐射超标的原因有2个：其一是缺少滤波电容；其二是PCB上电源走线的不合理分布。

电机驱动器辐射骚扰整改：

电机驱动器辐射骚扰测试中，发现有3个频段超过限值，70-100MHz、400-500MHz、900MHz：

问题1：布局优化以减少电源平面分割

电源平面VCC和地平面GND分别位于第二层和倒数第二层。从EMI方面考虑，最好的层叠结构是第二层为GND平面，而倒数第二层为VCC平面。通常情况下，像汽车ECU这种器件密度比较大的电路，其表贴器件很多，而且通常都是放在单板的顶层，因此，最好在第二层布置GND平面，这样可以为顶层的器件和布线提供一个较低阻抗的参考平面。通常情况下电源平面也可以做为参考平面，但由于其阻抗比较大，因此与做为整个系统零电位参考点的GND平面比较，效果稍差。这就是层叠上面存在的问题。

问题2：叠层分配时GND层应靠近信号层

问题3：主控芯片电源部分缺少滤波电容

从图中主控芯片电源部分的处理不难看出，芯片上至少存在着27个电源引脚及2种电源，分别为3.3V_VDD和5V_VCC。按照设计规则，每个芯片电源引脚至少有一个0.1uF的滤波电容，从而为CPU的高速运转提供电源。但是，原理图中仅有2 个滤波电容，而且芯片外围没有大的储能电容为芯片供电。其余电路，如CAN电路的芯片，也缺少0.1uF的滤波电容。

问题4：电源平面内缩20H

电源平面布满了整个单板区域，没有遵守20H原则。所谓的20H原则就是指在多层板中，对与地相邻的电源平面或者是信号层，其离板边的距离要比地平面小20H。H是指电源平面或者是信号层与地平面之间的相对距离。这样的布局能够将电源平面对外的辐射减少到30%以下；

电源纹波和噪声：

一般使用示波器测量电源纹波，测量步骤和注意事项如下：

1.尽可能地使用示波器最灵敏的量程档，因为示波器本身也有噪声，使用最灵敏的量程档可以减小示波器本身噪声的影响；

2.通道耦合要选择示波器的交流耦合，因为纹波属于交流成分；

3.带宽限制在20MHz以内，这样对于减小高频噪声会有比较好的效果；

4.因为电源纹波的幅值一般都比较小，探头的衰减比设置为1:1（如果设置为10:1的话，那么很多噪声会被放大，从而导致纹波测量值偏高），另外记得保证示波器的读取比例和探头的衰减比要一致

5.示波器探头要使用接地环。如果使用了鳄鱼夹那种长长的地线测量的话，对于测量电源纹波时不太适合的，特别是板上存在开关电源的场合。由于开关电源的切换会在空间产生大量的电磁辐射，而示波器探头的长地线又恰好相当于一根天线，这样会把空间的电磁干扰引入到纹波当中，造成纹波的测量值虚高。最简单的验证方法就是，我们把示波器的长地线和探头的前端短接在一起，然后靠近被测电路，这时我们可以观察到示波器有比较大的开关噪声。所以测量时，最好时使用接地环，这样可以避免噪声的引入，导致纹波测量值虚高；

6.测量时，测量的位置要靠近电源的输出端。

电源噪声的测量和电源纹波的测量其实很相似，不过也有稍微的区别。测量方法如下：

1.通道耦合还是使用交流耦合；

2.带宽一般不做限制，目的是为了获取最真实的情况；

3.测量时还是要使用接地环，避免鳄鱼夹长长的地线引入无关的噪声；

4.测量的位置可以不固定。但是一般来说，用电芯片引脚端位置的噪声测量才具有参考意义。

纹波改善:

对于电源纹波而言，只能抑制，无法去除。因为纹波是由开关管的开关导致或者由其他电源输入进来的，所以我们是无法去除纹波的，只能是尽可能的抑制。主要改善方法有：

1.优化开关电源的布局布线；2.在满足输出电流的情况下，稍微加大电感量（一般来说电感量越大，输出纹波越小，但是对应的动态响应也会变差，而且电感量越大，输出的电流就越小）；3.提高开关电源的开关频率；4.以上的方法试过之后，纹波的大小还是无法满足要求，那么可以考虑更好带纹波抑制的电源芯片。

噪声改善:

相对于纹波，噪声更难改善。一般的改善方法有：

1.在用电芯片端的电源引脚上放置一定规格、数量的去耦电容，当这些芯片进行工作状态切换时，从而保证电源网络供电的稳定性（就是避免了用电系统影响到了供电系统的稳定，也就是他们出现了耦合，所以这里才叫去耦电容）；2.电源供电系统输出端，放置一定规格、数量的旁路电容，避免电源端的高频噪声干扰到用电系统的正常工作。

二极管防护需要考虑其峰值电流

Vin为输入电压，经限流电阻R1到达节点，当该点电压超过Vcc+0.7V时，二极管D2导通，D1截止；而当该点电压小于-0.7V时，二极管D1导通，D2截止，因此，该点电压被钳位在-0.7V～Vcc+0.7V之间，从而保护后级电路不受损坏。虽然说二极管钳位电路可以进行瞬态过电压保护，而且比较经济，但是考虑到其功率较小的特点，一般更适合用在浪涌防护等级比较低的场合。