【現(xiàn)象描述】

某一工業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)品架構(gòu)示意圖如圖4.107所示。

該產(chǎn)品只有一塊電路板，外殼是塑料殼，電源端子附近有專門的接地端子。電路板電路分為模擬電路部分和數(shù)字電路部分，之間采用光電耦合器隔離。因為該產(chǎn)品的信號電纜長度大于3m，所以除了電源接口，信號接口也要進(jìn)行IEC61000-4-4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的EFT/B等抗擾度測試。其中在信號接口上的EFT/B測試要求是±1kV,電源接口上的EFT/B測試要求是±2kV。在測試時發(fā)現(xiàn)，信號接口在進(jìn)行±500VEFT/B測試時就出現(xiàn)電路不正常現(xiàn)象。經(jīng)過分析，出現(xiàn)不正常的電路是PCB 中的數(shù)字電路部分。

【原因分析】

要分析此問題，首先從光電耦合器談起。由本章介紹可以看到，一個光耦兩端的寄生電容一般是2pF, 是不能忽略不計的。本案例產(chǎn)品中因為光耦的數(shù)量是5個，所以數(shù)字地與模擬地之間存在2pF×5=10pF的總寄生電容。正是由于寄生電容的存在，使得EFT/B干擾的共模電 流從信號電纜接口流入被光耦隔離的數(shù)字電路。干擾的共模電流流向圖如圖4.108所示。

在圖4.108中箭頭曲線表示 EFT/B干擾的共模電流流向，由于光耦分布電容的存在，共模電流會經(jīng)過光耦，流經(jīng)數(shù)字電路，可見被光耦隔離的數(shù)字電路部分是受到EFT/B 共模電流的影響的，當(dāng)共模電流流過時，如果數(shù)字電路的地平面存在較大的地阻抗(如地平面不完整、 過孔太多等),那么地平面上就會產(chǎn)生較高的壓降。該壓降超過一定程度時，電路就會受影響。

分析到這里，大概清楚了電路受干擾的區(qū)域，即共模電流流經(jīng)的區(qū)域。如果共模電流不流經(jīng)數(shù)字電路部分或只有很小一部分共模電流流經(jīng)數(shù)字電路部分，那么產(chǎn)品在測試時出錯的可能就會降低。按這個思路，在模擬電路的工作地與產(chǎn)品的接地端之間接旁路電容(如10nF), 再進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)可以通過±1kV的EFT/B測試。再來看看在這種情況下，EFT/B的干擾共模電流路徑與最初的情況相比發(fā)生了什么改變。圖4.109是接旁路電容后的共模電流流向分析圖。

從圖中可以清楚地看到，EFT/B干擾的共模電流路徑已經(jīng)有所改變，即多了一條共模電流的路徑。同時，由于10nF的旁路電容遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10pF的結(jié)電容，旁路電容接地阻抗較低，使大部分的EFT/B干擾共模電流從旁路電容流向參考接地板，從而使流經(jīng)數(shù)字電路的共模電流大大減小，數(shù)字電路受到了保護(hù)，產(chǎn)品EFT/B抗干擾度水平大大提高。

【處理措施】

按照以上的分析及測試結(jié)果，在模擬電路工作地(AGND)與保護(hù)地(PGND)之間接旁 路電容，容值為10nF。當(dāng)然，雖然解決本案例所提及問題的方法有多種(如數(shù)字電路入口的 信號做濾波處理、優(yōu)化數(shù)字電路地平面等),但是此方法最簡單。

【思考與啟示】

● 被隔離的地不能單獨懸空，若產(chǎn)品為金屬外殼，則一定要接到機(jī)殼或通過旁路電容接到機(jī)殼；若產(chǎn)品為塑料外殼，則一定要接到保護(hù)地端子或通過旁路電容接到保護(hù)地端子或接到PCB中另一個地。如果有特殊原因不能這樣處理，那么所有的信號都要進(jìn)行 濾波處理。

● 本案例隔離采用的是光耦，采用變壓器隔離、磁隔離等方式的電路同樣也可以參考本案例的解決方法。

以上案例來自EMC領(lǐng)域知名專家-鄭老師《EMC設(shè)計分析方法與風(fēng)險評估技術(shù)》著作內(nèi)容其一案例！