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咖啡机传导与骚扰功率EMI超标整改

所属分类: EMC解决方案, 传导整改, 消费电子 | 发布日期:2020年8月14日 下午3:57

产品:咖啡机
EMC问题:传导和骚扰功率超标
整改周期:5天
解决方案:增加共模电感

产品详情

咖啡(英语:coffee)是采经过烘焙过程的咖啡豆(咖啡属植物的种子)所制作冲泡的饮料。咖啡是人类社会流行范围最为广泛的饮料之一,也是重要经济作物,其为全球期货贸易额度第二高(最高为石油)。

咖啡树原产于非洲亚热带地区,以及亚洲南部的一些岛屿。那些咖啡树从非洲出口至世界各国,现时那些咖啡树种植遍布超过70个国家,主要在美洲、东南亚、印度等赤道地区。

咖啡普遍分为两种:备受推崇的小果咖啡(阿拉比卡)及颗粒较粗和酸味较低而苦味较浓的中果咖啡(罗布斯塔)。咖啡一旦成熟,就会经过采摘,加工,烘焙的程序。咖啡中咖啡因对人体有刺激的作用,人们在学习、阅读和思考等脑力活动时经常用来提神。咖啡是世界上最流行的饮料之一[3],它能够以多种方式制作,如:浓缩咖啡、卡布奇诺、拿铁咖啡等,通常是作为热饮,亦也可作为冷饮。在饮用前可计算估计咖啡因的摄入量,即可达到适量的标准。大部分的研究建议,适度饮用咖啡是有益的,甚或有利于健康的成年人。

此咖啡机需要出口欧洲需要做CE认证,即至少需要满足LVD指令、EMC指令等。在EN55014-1:2006标准中规定了骚扰功率与电源端子骚扰电压限值,即出口欧洲需要符合其中的相关限值要求。此客户在广州SGS做相关认证,

EUT概述

咖啡机有加热煮咖啡、电动抽水、S3F9488MCU控制屏显、定时等控制功能,电源部分采用VIPer12芯片负电源架构给电。结合电路分析,此产品在EMI部分主要有VIPer12电源芯片的斩波、S3F9488MCU、以及马达驱动及本体的骚扰源,从这三个骚扰源头进行focus,然后找其可能的骚扰路径、天线进行排查。

Original原始测试数据波形如下:  

从上述看到主要是传导前端不合格超标,骚扰功率的话8MHz谐波不合格超标。

传导发射整改  

从测试数据分析,150KHz~1MHz此波形包络前端整体偏高,且有尖峰突出呈谐波态势。应该与这个VIPer12电源芯片内部工作主频与外部电感能量变换产生的骚扰。所以,估计此EMI噪声其差模分量占据大部分,且呈现为L、N回路。所以,在添加整改方案,在尝试不同思维考量的时候,添加EMI器件主要朝着差模电感、X电容、磁珠方面去努力。

骚扰功率整改  

从测试数据分析,主要是8MHz的谐波骚扰,据此类波形形态分析可以很确认是MCU以及显示屏、按键部分驱动等信号窜入到电源,遂经电源线出来。所以,在整改此类骚扰功率问题的时候,可以从MCU的晶振、CLK、PWM、显示屏等数字信号及相邻的PCBtrace、附近的线缆可能出现的直接、或间接的传导、近场耦合。

整改方案如下  

1.传导整改方案参阅如下实物图片与PCB图。

2.骚扰功率整改方案如下图:

在添加原始的EMIsolution后,再在CR1晶闸管的G控制级近GND添加添加一颗0.1uf电容,彻底解决咖啡机马达误动作的问题。至此,此咖啡机EMI整改彻底完成。如下图:

添加整改方案后测试数据波形如下: