通信电子EMC设计案例探究.docx

通信交换机电磁兼容设计方法产品信息产品名称高端多口光电交换机测试标准产品需要获得KEMA认证；同时需要获得CE认证。EMI:FCC Class B, EN55022 Class BEMS:EN61000-4-2, EN61000-4-3, EN61000-4-4,EN61000-4-5, EN61000-4-6, EN61000-4-8, EN61000-4-11产品主要接口信息外部接口名称接口方式备注24口以太网接口RJ45电口百兆/千兆模块4口光纤接口SFP光口万兆2口网管接口RJ45-RS232RS232串口2路交流电源接口电源线端接22OVAC(85 - 264 VAC)1路直流电源接口电源线端接48VDC(36-72VDC)产品内部主要电磁干扰源说明主要骚扰电路用途说明骚扰模块电磁参数电源模块PWM＜1.5MHz微处理器（CPU电路）中央处理单元工作频率800MHz晶振提供网络时钟源工作频率25MHz晶振提供系统时钟源工作频率50MHzDDR2内存工作频率360MHz产品结构信息产品设计要求：1、19英寸1U机架安装；2、无风扇和任何的旋转型器件；3、较强的EMC屏蔽特性。机体结构特性部件组合形式开孔类型金属盒式架构搭接通风开孔接口开孔（电源及通讯信号）产品电缆信息线缆名称线缆类型备注网络线屏蔽电缆网管线一般电缆RJ45-RS232串口产品EMC设计方案列举以上产品信息部分项目EMC设计方案本方案由电磁兼容设计平台（EDP）软件自动生成接口电路原理图的EMC设计千兆以太网接口2KV防雷滤波设计图1 千兆以太网接口2KV防雷滤波设计接口电路设计概述：本方案从EMC原理上，进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计；从设计层次解决EMC问题；同时此电路兼容了千兆以太网接口防雷设计。本防雷电路设计可通过IEC61000-4-5或GB17626.5标准，共模2KV，差摸1KV的非屏蔽平衡信号的接口防雷测试。电路EMC设计说明：（1）电路滤波设计要点：U1为内置共模电感的网口变压器；网口变压器中心抽头要求采用BOB-smith电路设计，以达到信号阻抗匹配，抑制对外干扰的作用；L1、L2、CY1、CY2组成网口灯信号的滤波电路，L1、L2为磁珠，参考值均为600Ω/100MHz；CY1、CY2为电容，一般取值为1000pF；L3、CY3、CY4、CY5组成芯片电源信号的滤波电路，L3为磁珠，参考值为600Ω/100MHz；CY3、CY4和CY5为电容，一般取值分别为1000pF，100nF和100nF；C1~C4典型取值一般为100nF；（2）电路防雷设计要点：为了达到IEC61000-4-5或GB17626.5标准，共模2KV，差摸1KV的防雷测试要求，成本最低的设计方案就是变压器初级中心抽头通过防雷器件接地，电路图上的D6~D9可以选择成本较低的半导体放电管，但是要注意防护器件标称电压要求大于等于6V；防护器件峰值电流要求大于等于50A；防护器件峰值功率要求大于等于300 W。注意选择半导体放电管，要注意器件“断态电压、维持电流”均要大于电路工作电压和工作电流。雷击冲击能量越大，那么防护器件的通流量和器件残压越大。为了防止防护器过大的残压通过变压器绕阻耦合冲击到变压器次级电路，差分线对上增加TVS管进行钳压，依据差分线上电压电平，TVS管启动电压取值5V；根据测试标准要求，对于非屏蔽的平衡信号，不要求强制性进行差模测试，所以对于差模干扰的防护要求，可以通过变压器自身绕阻来防护能量冲击，不需要增加差模防护器件。接口电路设计备注：若设备为金属外壳，同时单板可以独立的划分出接口地，那么金属外壳与接口地直接电气连接，且单板地与接口地通过1000pF电容相连；若设备为非金属外壳，则可将电容C6去除，接口地与单板地直接电气相连。电源电路原理图的EMC设计2KV防雷方案图2 2KV防雷方案接口电路概述：交流电源接口通过电源线与电网连接为电气设备提供电能，产品在工作中产生各种干扰，如电源变换电路、高频变压器、数字电路等产生的干扰，这些干扰通过电源接口形成对电网的传导干扰以及对空间的辐射干扰。电路EMC设计说明：（1）电路滤波设计要点： L1、C1组成输入端滤波电路，L1为共模电感，主要滤除共模干扰；C1为差模滤波电容，主要滤除差模干扰；若产品功率大，干扰强，单级滤波插入损耗有限，则设计前期需要考虑多级滤波； C19为整流桥的高频滤波电容，一般采用小电容，主要为整理桥的高频谐波电流提供回流路径，其取值范围为100pF~0.1uF，典型取值为1000pF； C20为变压器的高频滤波电容，一般采用小电容，主要为变压器的高频谐波电流提供回流路径，其取值范围为100pF~10nF，典型取值为560pF； C15和R13组成续流管上的削尖峰电路，C15电