RK3568行業定制主板脈沖群抗擾度整改方案驗證

1. 試驗目的及原理

電快速瞬變脈沖群EFT試驗的目的是驗證電子設備機械開關對電感性負載切換、繼電器觸點彈跳、高壓開關切換等引起的瞬時擾動的抗干擾能力。這種試驗方法是一種耦合到電源線路、控制線路、信號線路上的由許多快速瞬變脈沖組成的脈沖群試驗。容易出現問題的場合有電力設備或監控電網的設備、使用在工業自動化上面的設備、醫療監護等檢測微弱信號設備。

2. 試驗失敗原因分析

2.1 從干擾施加方式分析

對電源線通過耦合/去耦網絡施加EFT干擾時，信號發生器輸出的一端通過33nF的電容注入到被測電源線上，另外一端通過耦合單元的接地端子與大地相連；對信號/控制線通過容性耦合夾施加EFT干擾時，信號發生器輸出通過耦合板與受試電纜之間的分布電容進入受試電纜，而受試電纜所接收到的脈沖是相對接地板而言的。這兩種干擾注入方式都是對大地的共模注入方式。因此，所有的差模抑制方法對此類干擾無能為力。

2.2 從干擾施加方式分析

對于一根載有60MHz以上頻率的電源線來說，如果長度為1M，由于導線長度已經可以和信號的波長可比，不能再以普通傳輸線來考慮，信號在線上的傳輸過程中，部分依然可以通過傳輸線進入受試設備（傳導發射），部分要從線上逸出，成為輻射信號進入受試設備（輻射發射）。因此，受試設備受到的干擾實際上就是傳導與輻射的結合。很明顯，傳導和輻射的比例和電源線長度相關，線路越短，傳導成分越多，而輻射比例越??；反之輻射比例就大。單純對EFT干擾施加端口采取傳導干擾抑制（例如加濾波器）方式無法完全克服此類干擾的影響。

2.3 從EFT干擾的幅度分析

與其它瞬態脈沖一樣，EFT抗擾度測試時施加在被測線纜上的EFT脈沖幅度從幾百伏到數千伏。對付此類高壓大能量脈沖，僅依靠屏蔽、濾波和接地等普通電磁干擾抑制措施是遠遠不夠的。對此類脈沖應先使用專用的脈沖吸收電路將脈沖干擾的能量和幅度降低到較低水平再采取其他的電磁干擾抑制措施，這樣才能使被測設備有效抵抗此類干擾。

3. 通過電快速瞬變脈沖試驗對策

EFT干擾有以下幾個特點：

l EFT干擾以共模方式侵入敏感設備；

l EFT干擾在傳遞過程中通過輻射和傳導兩種方式影響被測設備電路；

l EFT干擾是由一組組的密集的單極性脈沖構成，對敏感設備電路結點的影響具有連續累積性；

l EFT干擾侵入敏感設備的頻率覆蓋中高頻頻率段，且電源端口的頻譜分量比信號端口低頻分量更豐富；

l EFT干擾是一種典型的高壓快速脈沖干擾；

l EFT干擾主要通過三種路徑影響敏感設備電路：直接通過干擾線傳導進入敏感設備電路；通過干擾線輻射到相鄰的干擾線，再從相鄰干擾線進入敏感設備電路；通過干擾線輻射直接進入敏感設備電路。

針對這些特點，我們采取的對策包括：

l 對直接傳導干擾應以共模抑制為主；

l 為抑制傳導和輻射兩者途徑的干擾，我們除對端口線進行濾波外，還需對敏感電路進行屏蔽；

l 為了有效抑制這種密集的單極性脈沖，單純使用反射型電容、電感濾波會很快飽和，考慮到電源和信號傳遞RC類的吸收濾波器未必適用，較好的方式是利用高頻鐵氧體對高頻干擾呈阻性，能直接吸收高頻干擾并轉化為熱能的特性，來吸收此類干擾；

l 選擇傳輸線濾波電路應覆蓋侵入的EFT干擾的頻譜范圍；

l 對EFT類共模的高壓快速脈沖干擾，若在干擾通道先采用對地的脈沖吸收器吸收大部分脈沖電壓和能量，再配合吸收式共模濾波器，可起到事半功倍的效果；

l 為了對EFT干擾侵入敏感設備的三條路徑都有較好的防范，我們除對干擾直接傳輸通道采取脈沖吸收和濾波，對空間輻射采取屏蔽等措施外，為防止EFT干擾通過空間輻射到非EFT干擾直接侵入的端口線，再從這些端口線侵入敏感設備，應讓這些端口線與其他端口線加以空間分隔，并對些端口也采取適當的共模干擾抑制措施。

4. 案例分析

4.1 試驗異?，F象

對RK3568行業定制主板做電源脈沖群抗擾度試驗，對電源PE進行干擾時，LVDS顯示屏會閃爍，受到電磁干擾，如下圖所示。

圖4.1 LVDS屏幕閃爍現象

4.2 異?，F象原因分析

圖4.2可能受干擾點

l 升壓板與底部并沒有完全隔斷，有可能通過底部收到干擾

l 電源強電流與弱電流交叉，會有信號干擾，強電線傳輸的是交流電源動力，會有較強的干擾諧波，與弱電線布設太近，尤其是平行布設，在沒有電磁屏蔽的情況下會產生干擾，影響信號傳遞。

l 電源前端可以增加磁環，增強抗干擾性。

l 電源前端也需要增加一個壓敏電阻，能夠對脈沖群的干擾進行一個抑制效果同時也能夠吸收掉剩余的電磁干擾。

l LVDS的信號線防護可能不夠強，可以用錫箔紙將信號線包裹住，防止干擾信號竄入。

圖4.3網口和can口

l 網口和can口在做信號線脈沖群時，板級防護不足以抵抗干擾，所以可以在網口和can口線上增加磁環來做防護，便可以在網口和can口增加結構板，在結構板上做防護，將信號干擾隔開不會影響到主板。這種的設計能夠很好的做這種防護，也能將接口模塊化，如若替換或更改只用整改結構板不用整改底板。

圖4.4外殼地線

l 因為螺孔都被噴漆，做實驗時并沒有上螺絲，整體外殼結構存在問題，導致后蓋與前蓋接觸不良，接地的效果并不好，沒有形成泄放回路，所以需要在外殼上單獨接一個地線出來。

4.3 整改方案

圖4.5整改點

1. 將弱電源線與底板隔開

2. 電源前端增加磁環保護

3. 電源前端增加壓敏電阻

4. 將強電流與弱電流分離開來

5. 將升壓板與底部徹底隔開。

6. 將LVDS信號線、背光線用錫箔紙包起。

圖4.6 can口和網口的接口板，將干擾隔離開

4.4 整改結果

圖4.7整改環境

整改過后，屏閃現象消失，電源脈沖群試驗能夠正常通過。