電機(jī)驅(qū)動模塊輻射發(fā)射調(diào)試案例
- 問題現(xiàn)象描述
某電機(jī)驅(qū)動模塊電，低頻輻射測試時發(fā)現(xiàn)56MHz、76MHz頻點(diǎn)超標(biāo)。144MHz頻點(diǎn)余量不滿足輻射發(fā)射管控標(biāo)準(zhǔn)，測試數(shù)據(jù)如下圖：
圖1：新版本模塊輻射發(fā)射測試原始數(shù)據(jù)
測試布置場景圖
圖2：輻射發(fā)射測試環(huán)意布置圖
- 問題現(xiàn)象分析
電機(jī)驅(qū)動模塊舊版本板卡輻射發(fā)射測試是通過的，新板卡輻射發(fā)射摸底測試結(jié)果卻是Fail的，在測試場景布置、輔助設(shè)備等都不變的情況下，更換舊版本板卡輻射發(fā)射測試的結(jié)果仍然是通過的，基本排除是測試環(huán)境布置、輔助設(shè)備的影響，確認(rèn)是新版本板卡設(shè)計問題。
圖3：舊版本模塊輻射發(fā)射測試數(shù)據(jù)
- 電機(jī)驅(qū)動模塊原理框圖
圖4：電機(jī)驅(qū)動電路原理框圖
- 新舊版本模塊差異分析
電機(jī)驅(qū)動電路由分立器件電路改為IC 驅(qū)動，差異點(diǎn)主要集中在驅(qū)動電路，其它電路確認(rèn)未做任何修改。驅(qū)動電路前級PWM控制信號的頻率設(shè)置、信號電平設(shè)置確認(rèn)與原來設(shè)計保持一致，即軟件設(shè)置未做任何修改。電機(jī)驅(qū)動電路輸出到后級電機(jī)控制電路的開關(guān)頻率、信號電平，與D版本參數(shù)設(shè)置保持一致，即驅(qū)動參數(shù)設(shè)計未做任何變更。
圖5：新舊版本模塊電機(jī)驅(qū)動MOS管G極信號波形對比
波形測試結(jié)果對比可知，驅(qū)動信號開關(guān)速度相同，信號的驅(qū)動電平幅值也相同。舊版本電機(jī)驅(qū)動信號波形上升沿、下降沿都沒有振蕩，而新版本驅(qū)動信號波形上升沿、下降沿有輕微振蕩，振蕩原因不明。調(diào)整電機(jī)驅(qū)動上下管G極Rg on串聯(lián)電阻參數(shù)分別修改為47R、75R、120R、330R、1Kohm，上下管G極Rg off串聯(lián)電阻參數(shù)分別修改為5R1、10R、15R、20R、30ohm，對策導(dǎo)入后56MHz、144MHz輻射頻點(diǎn)的改善明顯，76MHz頻點(diǎn)仍然不達(dá)標(biāo)。
圖6：修改電機(jī)驅(qū)動MOS管G極驅(qū)動電阻參數(shù)后輻射發(fā)射測試數(shù)據(jù)
- 干擾源定位
電機(jī)驅(qū)動模塊是直流電機(jī)驅(qū)動，最高電壓只有24V左右，頻譜分析儀RF輸入端可以承受48V以內(nèi)的電壓，故使用頻譜分析儀尖頭探針尋找干擾源具體位置。頻譜分析儀量測到驅(qū)動IC pin5&pin7引腳時，發(fā)現(xiàn)76MHz干擾頻點(diǎn)在此處的能量最強(qiáng)，而經(jīng)過G極串聯(lián)電阻后有衰減，但是能量很強(qiáng)
圖7：干擾源位置及噪聲頻譜圖
- 干擾源調(diào)試
MOS管G-S極之間預(yù)留電容位置加焊0.01uF電容，輻射測試時76MHz超標(biāo)頻點(diǎn)改善仍然不明顯。驅(qū)動IC輸入端PWM_CH、PWM_CL信號，串聯(lián)電阻參數(shù)由22ohm改為1.5Kohm，驅(qū)動IC pin5&pin7引腳干擾能量有輕微降低。驅(qū)動IC pin5&pin7引腳對IC pin4 COM引腳之間增加0.01uF濾波電容，76MHz超標(biāo)頻點(diǎn)改善明顯。
圖8：驅(qū)動IC驅(qū)動信號對COM引腳增加濾波電容及頻譜圖
- 問題根因分析
驅(qū)動IC pin5&pin7引腳干擾經(jīng)過G-S之間分布電容耦合到電機(jī)，再經(jīng)過電機(jī)線圈耦合，回到IC pin4 COM引腳形成完整的電流環(huán)路 。此電流環(huán)路面積足以使76MHz干擾頻點(diǎn)輻射出去，被測量天線接收到，造成輻射測試不達(dá)標(biāo)。在驅(qū)動IC pin5&pin7與pin4 com引腳之間加0.01uF電容，可以有效減小干擾信號形成的電流環(huán)路面積，降低干擾信號發(fā)射能量，滿足輻射發(fā)射測試管控標(biāo)準(zhǔn)。
圖9：驅(qū)動IC驅(qū)動信號對COM引腳增加濾波電容后輻射發(fā)射測試數(shù)據(jù)
- 問題解決方案
驅(qū)動IC pin5&pin7輸出引腳與pin4 COM引腳之間增加0.01uF電容，旁路噪聲信號的高頻環(huán)路，縮小環(huán)路面積。
圖10：對策前后高頻電流環(huán)路對比