电磁兼容（EMC）：整改案例（五）EFT测试，改初级Y电容
目录
1. 异常现象
2. 原因分析
3. 整改方案
4. 总结
1. 异常现象
该产品根据GB/T 17626.4标准实施电快速瞬变脉冲群测试作业，并设定以下参数：频率范围从5kHz至100kHz；电压参数则设定L、N线间电压为2kV。具体而言，在频率设置为5kHz的情况下，则能顺利通过此次测试；然而当频率升至100kHz水平时，则未能通过此次检测。在实际操作中发现数码管与LED均处于完全关闭状态；尽管如此，在此过程中触摸屏操作依然能够正常响应。
2. 原因分析
如下图所示对产品的电气框图进行分析及共模电流路径研究：该产品由电源板与显示触摸按键板两部分构成，并采用四线串口方式进行通信。其中所述的电快速瞬变干预属于共模型干扰现象其来源为脉冲群发生器通过耦合电容将2kV/100kHz的共模电压引入至L、N线上。在这一信号传输过程中由于存在多个分压作用使得信号会沿不同的路径传递：具体而言信号会通过电源板初级与次级间的Y电容器以及变压器间的寄生电容器同时也会沿着PCB走线间的寄生电容器传递至后级电路最终经由四线串口通信线路抵达显示触摸按键板随后再经由两个设备与地之间存在的寄生电容器返回到脉冲群发生器源电路中。值得注意的是由于各分流支路的阻抗值存在差异导致大部分输入端所接收到的共模电压会被转换为差模形式当单个分支电路无法承受这种差模电压时就会导致对应的分支电路出现超过其抗噪声能力而产生异常工作状态
从异常现象出发分析，则认为负责驱动数码管与LED的控制芯片受到干扰影响。参考原理图可知，触摸按键板由一颗主控芯片与一颗数码及LED驱动芯片构成，并通过I2C总线进行通信连接。导致数码管及LED熄灭的现象可能源于I2C总线传输出现故障；也可能是由于主控芯片或LED驱动芯片在电源供应方面发生干扰而导致工作状态异常进而引发问题表现。为排查潜在问题根源，则需重点审视该电路的EMI防护设计是否合理完善：串口通信接口5V电源端口配置了不同容量的电容并形成滤波电容和电阻网络；串口通信端子同样配备100pF滤波电容并附加端接电阻R；此外主控芯片及I2C总线均采用了RC阻容滤波电路以确保信号完整性与稳定性；综合来看，则该电路的EMI防护设计较为完善
显示触摸按键原理图设计无误后，在此情况下问题很可能出在PCB设计未满足EMC要求上。对所设计的PCB进行审查发现：LCD驱动芯片与主控芯片之间通过串口接口处的GND进行单点接地连接。这一采用单点接地方案的好处在于降低了公共地电感值（即阻抗），但同时也带来了新的挑战：增加了信号回路的面积，在存在相互通信的情况下尤为明显。具体而言，在如图所示的位置中可以看到白色线圈所包围的区域——I2C通信的整体信号回路面积即位于此区域之内。当输入端检测到2kV/100kHz范围内的群脉冲干扰电压或电流时，在包含显示触摸按键板的电路中会产生串扰和感应现象。
3. 整改方案
采用连线方式将LED驱动芯片和主控芯片的地线（GND）以最小间距连接起来，并满足±2kV, 5kHz, 100kHz等测试指标通过的要求。但因这一整改方案需更换PCB板且修改规模较大。由于电源板初次级间的Y电容由原来的222更改为102后, 测试同样达标。这一Y电容参数调节举措成功提升了初次级间的阻抗水平, 减少了输入端干扰电压幅值, 从而确保了LED驱动芯片在容噪范围内的正常工作状态而无异常发生
4. 总结
在产品后期整改过程中，最担心出现的情况是可能出现需要更换或重组电路板的情况。这种大规模的修改通常会带来两个主要问题：首先，在项目时间安排可能会受到影响；其次，在实施修改后若与现有整改方案存在差异性，则可能导致后续进行的EMC测试结果不符合预期要求。因此，在制定整改措施时，建议优先考虑无需调整电路板的方案，并尽可能采用调整元器件参数等较为简便的方式进行优化调整。
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