航天器DC-DC变换器EMC设计与测试分析
5、航天器DC-DC变换器EMC测试
近年来，根据不同航天器对DC-DC变换器EMC的要求，我们已进行了50多个产品的EMC测试，这些测试结果及试验数据让我们对变换器的EMC认识更深，帮助我们从设计源头做好电路的电磁兼容性。
5.1 辐射发射（RE102）测试结果分析
目前航天器DC-DC变换器RE102的测试频段为10kHz～1GHz。从测试结果得到部分变换器能通过测试，如图12、13所示10kHz～200MHz的测试曲线。部分变换器不能通过该频段的测试，分析原因主要是受试变换器是为不同航天器设计的，在印制板设计、元器件布局等方面不完全相同，这些差异造成了不同的共模噪声干扰强度，导致变换器不能通过测试，主要的超标频谱范围在10MHz～100MHz，如图14所示。
图12 RE102(10kHz～30MHz)测试曲线
图13 RE102（30MHz～200MHz）垂直极化
图14
DC-DC变换器中由脉宽调制器在开关管上产生的周期性脉冲波形见图16，脉冲的周期为3.9us,从波形图上看到脉冲尖峰的幅值最大，脉冲尖峰的宽度若取0.01us，得到在31.8MHz以下谐波幅值保持不变，脉冲尖峰的宽度若取0.002us，得到在159MHz以下谐波幅值保持不变。
图15 周期性脉冲信号的最大幅度包络线
图16 DC-DC变换器开关脉冲波形图
我们在试验中可以把变换器的输入线和输出线分别紧密绞合，减小辐射发射回路的面积，并且因为双绞线的每两个相邻的回路上电流方向相反，它们产生的磁场方向亦相反，在空间抵消，同时对辐射干扰感应出的电流具有相反的方向，因此相互抵消，所以引出线绞合的方法不仅能抑制辐射发射，还对辐射和电缆束注入敏感度测试有很好的效果。
5.2 传导发射（CE102）测试结果分析
CE102项主要检测EUT通过电源线传导发射干扰的大小，通过测试得到在变换器的输入和输出端对机壳加装Y电容，对抑制变换器的传导发射干扰有显著的效果。测试曲线见图17、18，从图中看超标频点均为开关频率及其各次谐波，加了Y电容后很好的抑制了干扰尖峰。在电源线上加装Y电容的措施已被广泛采用，例如众多DC-DC变换器生产厂家都建议用户在使用时，可采取在机壳外添加Y电容，以取得更好的EMC效果。
图17 CE102项未加Y电容测试曲线
图18 CE102项加Y电容测试曲线
DC-DC变换器敏感度的判断准则，我们目前采取监测输出电压变化是否超出稳定度的要求。通过对鉴定产品RS103测试结果分析，变换器均能通过工作级的测试。在进行生存级测试时主要在44MHz、90MHz和110MHz频点附近会对变换器产生较强的干扰，致使输出电压有较大的变化，但最大也不超出输出电压的5％。
5.4 CS101、CS114、CS115、CS116测试结果分析
电源线传导发射敏感度（CS101）测试的频段是30Hz～150kHz，相对频率较低。由于电源线滤波器的主要频率特性是低通，所以在较低频段对变换器有一定的干扰，尤其是输出功率较大的变换器（大于50W）表现较为明显，对小功率变换器基本都能通过测试。
通过测试表明，经过上述EMC设计的变换器基本都能通过电缆束注入传导敏感度（CS114、CS115、CS116）的测试。
5.5 静电电弧放电敏感度试验(ESD)
从目前进行的ESD测试结果表明，静电电弧放电对变换器的干扰较小，都能通过测试。
5.6 EMC测试应注意的问题
测试中给EUT供电电源应由纯净电源（频率、幅值稳定，没有多余谐波）供电，当谐波电流小于5mA或输入电流的0.6％时可不予考虑。GJB152A-97要求使用LISN隔离电源干扰并为EUT提供规定的电源阻抗。在实际测试中EUT的供电电源最好选择蓄电池，以防止其在发射干扰测试时影响测试结果，及在敏感度测试时供电电源受扰工作异常而导致EUT异常工作影响测试结果，此外敏感度测试中监测EUT性能的仪器设备要检查是否在有效期内，对手持式数字繁用表要注意电池电量是否充足，当电池电量不足时测量数据会偏高于真实值，以免造成误判。(end)
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