开关电源类产品在现代电子设备中应用广泛,因其高效稳压功能成为各行业电源解决方案的shouxuan。开关电源在工作过程中往往会产生较强的电磁干扰(EMI),对设备的电磁兼容性(EMC)造成挑战。作为深圳市南柯电子科技有限公司的技术工程师,本文将围绕【开关电源类产品 EMC 设计:GJB 151B 标准辐射整改项目,强化屏蔽效果】这一主题,深度剖析我司针对项目中出现的辐射发射问题进行整改的全过程,涵盖辐射发射摸底测试、整改方案制定及实施,结合传导发射的检测与整改,旨在为行业同仁提供切实有效的EMC整改思路和经验借鉴。
一、开关电源产品成分与EMC影响分析
开关电源内部主要包含高频开关器件、变压器、电感元件、滤波电路及保护电路等模块。由于开关频率高且变化迅速,开关节点及变压器容易成为辐射发射的强源。具体成分及其对应的EMC影响如下:
开关管及驱动电路:开关管的快速导通与关断产生高速变换电流,引起高频噪声。 变压器和电感:由于绕组之间和线圈与铁芯之间感应耦合,容易产生磁场辐射。 滤波器电容和电感:对高频杂波电流的抑制作用有限,存在潜在的传导干扰源。 印刷电路板(PCB)布局:布局不合理会加大互电容和互感效应,增加辐射和传导干扰。基于上述因素,设计阶段必须高度重视辐射及传导发射的控制,确保符合国防电工产品标准GJB 151B的要求,为后续辐射整改奠定基础。
二、项目背景与标准依据:GJB 151B
GJB 151B是我国军事装备电磁兼容试验方法的基础标准,涵盖产品的辐射发射、传导发射、抗扰度等技术指标。开关电源作为关键配套元件,其电磁发射指标必须满足该标准的限值,确保在复杂电磁环境下稳定工作。
本项目中,深圳市南柯电子科技有限公司承担一款开关电源类产品的辐射发射整改任务,初步辐射发射摸底测试结果显示部分频段超标。结合传导发射的摸底数据,整体EMC性能力亟需通过有效整改加以提升,重点强化屏蔽及滤波效果,避免对综合装备系统造成干扰。
三、辐射发射摸底测试过程及结果分析
辐射发射摸底测试是EMC整改的首要环节。深圳市南柯电子科技有限公司采用符合GJB 151B标准的半自由空间法和法拉第室环境,对产品在30MHz至1GHz乃至更高频率范围内的场强进行全面扫描。
测试中发现:
55MHz至150MHz频段内,部分关键谐波明显超标,表明开关频率及其倍频影响强烈。 部分高频段辐射值呈尖峰状,推断为开关节点的共模辐射未有效抑制。 轴向辐射及非轴向辐射均存在,需从各角度评估整改方案。此阶段辐射发射摸底测试为后续设计优化和整改提供了准确依据。
四、传导发射摸底测试与整改需求
在完成辐射摸底后,传导发射摸底测试同步进行。传导发射是通过电源线和信号线向外泄漏的干扰信号,常见于低频段,且容易影响电网及其他设备正常工作。
检测结果显示:
在150kHz到30MHz频段,传导发射峰值明显,直流输入接口尤为突出。 传导发射的主干扰信号主要源自开关门开启瞬间的尖峰电流。 滤波网络设计不完善,导致滤波效果不足,未能有效抑制高频噪声。传导发射整改是保证整体电磁兼容性的关键环节,不能忽视与辐射整改的同步进行。
五、辐射发射整改策略与方案设计
针对摸底测试结果,深圳市南柯电子科技有限公司制定了一系列具体整改措施,重点强化屏蔽效果和滤波设计,主要包括:
屏蔽结构优化:增加金属外壳厚度,采用高导电性能的合金材料,提高屏蔽层的完整性与覆盖率,减少电磁波从缝隙泄漏。 PCB布局改善:优化开关管及高频节点的地线回路,缩短环路面积,降低电磁辐射源强度。 添加铁氧体磁珠:关键线路处加装铁氧体磁珠,对高频干扰信号起到有效抑制作用,防止共模干扰扩散。 布置吸收材料:在壳体内部覆盖吸波材料,吸收剩余辐射能量,降低壳体外泄电磁波。以上措施协同作用,显著提高开关电源的整体EMC表现。
六、传导发射整改措施与滤波网络优化
传导发射整改重点在于增强滤波能力及抑制尖峰电流,其措施细化为:
增设共模电感与差模电感组合滤波器有效减少传导噪声。 选用高质量X型和Y型电容,提高滤波器的高频响应。 增加输入侧缓冲电容,稳定输入电压波动,降低电流尖峰。 合理选择布线走向及距离,避免滤波器输入输出端的相互干扰。通过上述传导发射整改的持续优化,有效降低了传导干扰电平,确保开关电源符合GJB 151B的严苛限制。
七、整改效果验证与后续建议
整改完成后,深圳市南柯电子科技有限公司组织了多轮辐射及传导发射复测,取得以下成果:
辐射发射峰值(55-150MHz) | 超标5-8dB | 低于限值2dB | -15dBμV/m(具体标准视频段而定) |
传导发射峰值(150kHz-30MHz) | 超标3-6dB | 低于限值3dB | 限值依GJB 151B详细规定 |
整改结果表明,强化屏蔽效果结合滤波优化是开关电源EMC设计中的核心方法。深圳市南柯电子科技有限公司建议:
产品设计初期介入EMC风险评估,避免返工。 持续采用辐射发射摸底测试与传导发射摸底测试双轨制,实时监控干扰源。 增设试验验证环节,模拟不同使用环境,确保产品稳定合规。八、深圳技术赋能 电磁兼容稳步提升
作为立足深圳这一科技创新高地的企业,深圳市南柯电子科技有限公司深知EMC合规能力是产品竞争力的重要体现。通过本次GJB 151B标准下的辐射整改项目实践,我们出开关电源类产品在辐射和传导发射问题上的共性规律和有效解决方案。期待更多厂商关注开关电源的EMC设计,提前部署辐射整改工作,从而提升产品市场竞争力。
如果您的企业正面临开关电源辐射发射超标问题,或需传导发射的专项整改,深圳市南柯电子科技有限公司提供从辐射发射摸底测试、传导发射摸底、整改方案设计到整改实施的全流程技术支持。欢迎联系我们共谋高质量EMC合规之路。