航天器DC-DC變換器EMC設計與測試分析
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5、航天器DC-DC變換器EMC測試
近年來(lái)，根據不同航天器對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測試，這些測試結果及試驗數據讓我們對變換器的EMC認識更深，幫助我們從設計源頭做好電路的電磁兼容性。
5.1 輻射發(fā)射（RE102）測試結果分析
目前航天器DC-DC變換器RE102的測試頻段為10kHz～1GHz。從測試結果得到部分變換器能通過(guò)測試，如圖12、13所示10kHz～200MHz的測試曲線(xiàn)。部分變換器不能通過(guò)該頻段的測試，分析原因主要是受試變換器是為不同航天器設計的，在印制板設計、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度，導致變換器不能通過(guò)測試，主要的超標頻譜范圍在10MHz～100MHz，如圖14所示。
圖12 RE102(10kHz～30MHz)測試曲線(xiàn)
圖13 RE102（30MHz～200MHz）垂直極化
圖14
DC-DC變換器中由脈寬調制器在開(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 周期性脈沖信號的最大幅度包絡(luò )線(xiàn)
圖16 DC-DC變換器開(kāi)關(guān)脈沖波形圖
我們在試驗中可以把變換器的輸入線(xiàn)和輸出線(xiàn)分別緊密絞合，減小輻射發(fā)射回路的面積，并且因為雙絞線(xiàn)的每?jì)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)對輻射干擾感應出的電流具有相反的方向，因此相互抵消，所以引出線(xiàn)絞合的方法不僅能抑制輻射發(fā)射，還對輻射和電纜束注入敏感度測試有很好的效果。
5.2 傳導發(fā)射（CE102）測試結果分析
CE102項主要檢測EUT通過(guò)電源線(xiàn)傳導發(fā)射干擾的大小，通過(guò)測試得到在變換器的輸入和輸出端對機殼加裝Y電容，對抑制變換器的傳導發(fā)射干擾有顯著(zhù)的效果。測試曲線(xiàn)見(jiàn)圖17、18，從圖中看超標頻點(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(xiàn)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(chǎng)家都建議用戶(hù)在使用時(shí)，可采取在機殼外添加Y電容，以取得更好的EMC效果。
圖17 CE102項未加Y電容測試曲線(xiàn)
圖18 CE102項加Y電容測試曲線(xiàn)
DC-DC變換器敏感度的判斷準則，我們目前采取監測輸出電壓變化是否超出穩定度的要求。通過(guò)對鑒定產(chǎn)品RS103測試結果分析，變換器均能通過(guò)工作級的測試。在進(jìn)行生存級測試時(shí)主要在44MHz、90MHz和110MHz頻點(diǎn)附近會(huì )對變換器產(chǎn)生較強的干擾，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測試結果分析
電源線(xiàn)傳導發(fā)射敏感度（CS101）測試的頻段是30Hz～150kHz，相對頻率較低。由于電源線(xiàn)濾波器的主要頻率特性是低通，所以在較低頻段對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）表現較為明顯，對小功率變換器基本都能通過(guò)測試。
通過(guò)測試表明，經(jīng)過(guò)上述EMC設計的變換器基本都能通過(guò)電纜束注入傳導敏感度（CS114、CS115、CS116）的測試。
5.5 靜電電弧放電敏感度試驗(ESD)
從目前進(jìn)行的ESD測試結果表明，靜電電弧放電對變換器的干擾較小，都能通過(guò)測試。
5.6 EMC測試應注意的問(wèn)題
測試中給EUT供電電源應由純凈電源（頻率、幅值穩定，沒(méi)有多余諧波）供電，當諧波電流小于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提供規定的電源阻抗。在實(shí)際測試中EUT的供電電源最好選擇蓄電池，以防止其在發(fā)射干擾測試時(shí)影響測試結果，及在敏感度測試時(shí)供電電源受擾工作異常而導致EUT異常工作影響測試結果，此外敏感度測試中監測EUT性能的儀器設備要檢查是否在有效期內，對手持式數字繁用表要注意電池電量是否充足，當電池電量不足時(shí)測量數據會(huì )偏高于真實(shí)值，以免造成誤判。(end)
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