ZMC900E 國產EtherCAT主站控制器 — 電源口傳導騷擾整改

為確保EtherCAT主站控制器在工業自動化中的可靠和穩定應用，EMC測試至關重要。本文以ZMC900E電源傳導騷擾整改為例，深入解析EMC原理，助您精準定位問題，避免無效整改。

圖1 ZMC900E高性能EtherCAT主站控制器

ZMC900E 是ZLG致遠電子開發的最新一代EtherCAT主站控制器，其核心采用多核異構的應用處理器，內核包括4+1個64位的ArmCortex-A55核，主頻2GHz；3個Cortex-R5F內核，主頻800MHz。同時板載4GB LPDDR4、8GB eMMC以及32KB FRAM。

ZMC900EEtherCAT主站控制器為了滿足不同的自動化應用需求，集成1路專用EtherCAT口、3路通用以太網、1路CANFD、1路RS485、1路TF卡、1路USB3.0 Host、1路HDMI接口、16路Dl數字輸入、16路DO數字輸出等接口，靈活滿足自動化設備應用需求。

圖2ZMC900E接口為了能夠在復雜的工業環境中穩定地使用，ZMC900E EtherCAT主站控制器經過了嚴格EMC的性能測試。測試的EMC項目及等級如圖3所示?？刂破鱾鲗}擾測試參考 GB/T 6113.201-2018 CLASS A的標準進行試驗。圖3 ZMC900E電磁兼容(EMC)特性參數

?電源口傳導騷擾試驗原理在傳導騷擾測試中，LISN（線路阻抗穩定網絡）是電源端口測試的關鍵設備，在接入待測設備后，其等效阻抗接近于50Ω，由此可以知道，電源端傳導騷擾測試的就是測試50Ω阻抗兩端的電壓。當阻抗不變時，也可理解為流經50Ω阻抗兩端的電流。只要有電流流過50Ω阻抗，接收機便可顯示出測試值。傳導騷擾整改主要的分析方向則是如何減少流過LISN和接收機并聯成的50Ω阻抗的電流。電源端口的傳導騷擾的電流產生于IDM和ICM。其傳導騷擾電流環路示意圖如圖4所示。圖4 電源端口傳導騷擾電流環路
?電源口傳導騷擾試驗下面就和大家分享一下ZMC900E EtherCAT主站控制器傳導騷擾的整改過程。圖5為24V電源輸入的保護電路，RV1為壓敏電阻，電容C1、C2容量選1nF，電容C3、C4容量選4.7UF，電感L1選用3.3UH，共模電感FT2選用感值470UH，電容C5容量選用220UF，耐壓值50V。

圖5 電源輸入電路

圖6為未整改前的電源口傳導騷擾測試結果，存在1個頻率點（287.594KHz）超標，此頻率點一般是由于開關電源的MOS管導通產生的諧波分量導致的傳導性干擾，且還有眾多的頻率點裕量不足。圖6 傳導騷擾測試結果
?電源口傳導騷擾試驗整改措施電源口傳導騷擾試驗整改可通過加大輸入共模電感進行改善（圖4中的FL2），將共模電感FL2的感值由470UH調整為1mH后，重新進行電源口的傳導騷擾試驗，其中黃色曲線為峰值曲線，藍色為實時掃描曲線，試驗結果如圖7所示。由試驗結果可知，加大輸入共模電感，可以有效地降低電源口的騷擾噪聲，且裕量較充足。

圖71mH共模電感傳導騷擾測試結果

再將共模電感FT2的感值由1mH調整為3.3mH后，重新進行電源口的傳導騷擾試驗，保留峰值曲線（藍色），試驗結果如圖8所示。圖8 3.3mH共模電感傳導騷擾測試結果

?電源口傳導騷擾試驗整改總結

對比圖7與圖8可知，加大共模電感，可有效地降低電源口的騷擾噪聲。所以在新方案設計時，在空間允許的情況下，盡量選擇感值較大的共模電感。在確定輸入電流時，感值越大時，共模電感的體積也會越大，成本也會增加，需綜合考慮。

由于不同廠家的電源模塊，電源口的傳導騷擾噪聲也各不相同，所以電源口傳導騷擾除了加大共模電感的感值外，也可通過更換電源方案來降低傳導騷擾噪聲。