原创 网络变压器初级侧参考地引起的辐射超标

推测J3、J1轴也含有较大的1G频点辐射能量；但由于时间关系，没有进一步验证。

回公司后，使用频谱分析仪近场探头排查，果然在每个板卡的EtherCAT的输入，输出口连接器处，1G频点有较大的辐射量，尤其是输出口；

（J1轴EtherCAT输出口排查图片）

问题分析排查

可能原因1：辐射频点经PCBA上方线材耦合后进行放大？

猜测：

各关节线材均经过PCBA正上方；怀疑辐射频点是否经线材耦合后进行放大？

验证：

梳理关节线材：布局在电机两侧，避免经过PCBA上方；

然后近场探头扫整改前位置（J1轴线缆），频点辐射值没有变化；

结论：

初步结论推测，推测与PCBA上方走线关系不大；

可能原因2：辐射频点来自EtherCAT通信数据流？

猜测：

近场探头排查发现：J3,J1,J2轴EtherCAT输入线、输出线辐射值较大；怀疑是否EtherCAT通信时候，100M网口数据流导致大幅射；

验证：

把J3轴EtherCAT输入线拔掉，即切断J3轴与后续各轴之间的EtherCAT通信；

近场探头扫整改前位置（J1轴线缆），频点辐射值没有变化；

结论：

线缆辐射值与EtherCAT通信与否无关；

实验中还发现：J3轴与J2轴之间的通信（EtherCAT）线，只要在任一端拔掉与PCBA板卡的连接，J1轴相同位置辐射值大有降低；

说明通信线上存在共模电流，在线缆/连接器阻抗下行程共模电压，从而形成EMI辐射；

可能原因2：如何有效降低线缆的共模电压？

猜测：

根据实验2定位到轴之间通信线存在较大共模电流；

仔细分析，通信线共模电流回路如下示意图：

如上图，MCU测试是EtherCAT等数字电路，25M的基频，40次谐波即1000M；在高频情况下，隔离便器初次级之间存在寄生电容，导致高次谐波可由次级侧耦合到初级侧线缆；

经线缆到下一关节PCBA，然后又经PCBA上RC上电容（1nF）到机械臂钣金，从而在PCBA、线缆、再PCBA、钣金之间形成工模电流的闭环大回路；这也解释了为什么拔掉J2或J3轴的通信线后，J1轴辐射大有改善。

基于以上分析，可在截图红圈位置增加100pF/1PCS电容（根据辐射频点及电容谐振频点选容值），以减小线缆上共模电流，让其就近返回MCU侧；

根据实际PCB布局，电容增加位置：

验证：

公司内部整改后测试对比（相同工况、测试位置）：

频谱分析仪前后测试对比，有较大改善（8dB）；

10m暗室整改后测试对比（相同工况）：

1G频点有较大改善，此时余量预计有8~9dB（余量较大，测试中没有标注）；

结论：

可见，整改前后相同位置辐射值相差较大；

公司频谱分析仪多次测量，整改前后相同位置至少相差4dB；

同时经10m暗室验证，1G频点确有极大改善（余量预计有8~9dB）；

总结：

隔离变压器，如选型不当，在高频情况下，其隔离效果并没有预想的那么好；所以设计中一定要处理好变压器初级侧的参考地；