航天器DC-DC變換器EMC設(shè)計(jì)與測(cè)試分析
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5、航天器DC-DC變換器EMC測(cè)試
近年來(lái)，根據(jù)不同航天器對(duì)DC-DC變換器EMC的要求，我們已進(jìn)行了50多個(gè)產(chǎn)品的EMC測(cè)試，這些測(cè)試結(jié)果及試驗(yàn)數(shù)據(jù)讓我們對(duì)變換器的EMC認(rèn)識(shí)更深，幫助我們從設(shè)計(jì)源頭做好電路的電磁兼容性。
5.1 輻射發(fā)射（RE102）測(cè)試結(jié)果分析
目前航天器DC-DC變換器RE102的測(cè)試頻段為10kHz～1GHz。從測(cè)試結(jié)果得到部分變換器能通過(guò)測(cè)試，如圖12、13所示10kHz～200MHz的測(cè)試曲線。部分變換器不能通過(guò)該頻段的測(cè)試，分析原因主要是受試變換器是為不同航天器設(shè)計(jì)的，在印制板設(shè)計(jì)、元器件布局等方面不完全相同，這些差異造成了不同的共模噪聲干擾強(qiáng)度，導(dǎo)致變換器不能通過(guò)測(cè)試，主要的超標(biāo)頻譜范圍在10MHz～100MHz，如圖14所示。
圖12 RE102(10kHz～30MHz)測(cè)試曲線
圖13 RE102（30MHz～200MHz）垂直極化
圖14
DC-DC變換器中由脈寬調(diào)制器在開(kāi)關(guān)管上產(chǎn)生的周期性脈沖波形見(jiàn)圖16，脈沖的周期為3.9us,從波形圖上看到脈沖尖峰的幅值最大，脈沖尖峰的寬度若取0.01us，得到在31.8MHz以下諧波幅值保持不變，脈沖尖峰的寬度若取0.002us，得到在159MHz以下諧波幅值保持不變。
圖15 周期性脈沖信號(hào)的最大幅度包絡(luò)線
圖16 DC-DC變換器開(kāi)關(guān)脈沖波形圖
我們?cè)谠囼?yàn)中可以把變換器的輸入線和輸出線分別緊密絞合，減小輻射發(fā)射回路的面積，并且因?yàn)殡p絞線的每?jī)蓚€(gè)相鄰的回路上電流方向相反，它們產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向亦相反，在空間抵消，同時(shí)對(duì)輻射干擾感應(yīng)出的電流具有相反的方向，因此相互抵消，所以引出線絞合的方法不僅能抑制輻射發(fā)射，還對(duì)輻射和電纜束注入敏感度測(cè)試有很好的效果。
5.2 傳導(dǎo)發(fā)射（CE102）測(cè)試結(jié)果分析
CE102項(xiàng)主要檢測(cè)EUT通過(guò)電源線傳導(dǎo)發(fā)射干擾的大小，通過(guò)測(cè)試得到在變換器的輸入和輸出端對(duì)機(jī)殼加裝Y電容，對(duì)抑制變換器的傳導(dǎo)發(fā)射干擾有顯著的效果。測(cè)試曲線見(jiàn)圖17、18，從圖中看超標(biāo)頻點(diǎn)均為開(kāi)關(guān)頻率及其各次諧波，加了Y電容后很好的抑制了干擾尖峰。在電源線上加裝Y電容的措施已被廣泛采用，例如眾多DC-DC變換器生產(chǎn)廠家都建議用戶在使用時(shí)，可采取在機(jī)殼外添加Y電容，以取得更好的EMC效果。
圖17 CE102項(xiàng)未加Y電容測(cè)試曲線
圖18 CE102項(xiàng)加Y電容測(cè)試曲線
DC-DC變換器敏感度的判斷準(zhǔn)則，我們目前采取監(jiān)測(cè)輸出電壓變化是否超出穩(wěn)定度的要求。通過(guò)對(duì)鑒定產(chǎn)品RS103測(cè)試結(jié)果分析，變換器均能通過(guò)工作級(jí)的測(cè)試。在進(jìn)行生存級(jí)測(cè)試時(shí)主要在44MHz、90MHz和110MHz頻點(diǎn)附近會(huì)對(duì)變換器產(chǎn)生較強(qiáng)的干擾，致使輸出電壓有較大的變化，但最大也不超出輸出電壓的5％。
5.4 CS101、CS114、CS115、CS116測(cè)試結(jié)果分析
電源線傳導(dǎo)發(fā)射敏感度（CS101）測(cè)試的頻段是30Hz～150kHz，相對(duì)頻率較低。由于電源線濾波器的主要頻率特性是低通，所以在較低頻段對(duì)變換器有一定的干擾，尤其是輸出功率較大的變換器（大于50W）表現(xiàn)較為明顯，對(duì)小功率變換器基本都能通過(guò)測(cè)試。
通過(guò)測(cè)試表明，經(jīng)過(guò)上述EMC設(shè)計(jì)的變換器基本都能通過(guò)電纜束注入傳導(dǎo)敏感度（CS114、CS115、CS116）的測(cè)試。
5.5 靜電電弧放電敏感度試驗(yàn)(ESD)
從目前進(jìn)行的ESD測(cè)試結(jié)果表明，靜電電弧放電對(duì)變換器的干擾較小，都能通過(guò)測(cè)試。
5.6 EMC測(cè)試應(yīng)注意的問(wèn)題
測(cè)試中給EUT供電電源應(yīng)由純凈電源（頻率、幅值穩(wěn)定，沒(méi)有多余諧波）供電，當(dāng)諧波電流小于5mA或輸入電流的0.6％時(shí)可不予考慮。GJB152A-97要求使用LISN隔離電源干擾并為EUT提供規(guī)定的電源阻抗。在實(shí)際測(cè)試中EUT的供電電源最好選擇蓄電池，以防止其在發(fā)射干擾測(cè)試時(shí)影響測(cè)試結(jié)果，及在敏感度測(cè)試時(shí)供電電源受擾工作異常而導(dǎo)致EUT異常工作影響測(cè)試結(jié)果，此外敏感度測(cè)試中監(jiān)測(cè)EUT性能的儀器設(shè)備要檢查是否在有效期內(nèi)，對(duì)手持式數(shù)字繁用表要注意電池電量是否充足，當(dāng)電池電量不足時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)會(huì)偏高于真實(shí)值，以免造成誤判。(end)
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