【工業(yè)機器人開關電源 EMC 設計：GB/T 17626.3 標準下輻射整改】

隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，工業(yè)機器人在制造、裝配、搬運等領域的應用越來越廣泛。作為工業(yè)機器人的核心電源部分，開關電源不僅承擔著能量轉換的重任，也因其高速開關特性成為電磁干擾(EMC)的重要來源。深圳市南柯電子科技有限公司作為專業(yè)的檢測和解決方案供應商，針對工業(yè)機器人開關電源在GB/T 17626.3標準下的輻射發(fā)射問題，進行了系統(tǒng)的摸底測試與整改分析，確保產品滿足國際上嚴苛的電磁兼容要求。

本文將從產品成分分析、檢測項目與標準要求、輻射發(fā)射摸底測試到輻射發(fā)射整改方案，結合公司具體案例，深入探討開關電源EMC設計中的關鍵點，為廠商和工程師提供實用的整改思路和設計參考。

一、開關電源產品成分與EMC影響分析

工業(yè)機器人開關電源結構通常包括整流濾波電路、逆變變換電路、輸出濾波電路以及控制芯片部分。開關頻率一般在幾十到幾百千赫茲，高速開關帶來的脈沖電壓、電流變化極其快速，是輻射發(fā)射和傳導發(fā)射的主要根源。

整流濾波電路中，二極管整流產生的高頻尖峰電流可能引發(fā)傳導干擾，通過電源線向外傳播。 逆變變換部分MOSFET或IGBT的開關動作產生高頻電壓跳變，成為輻射發(fā)射的核心源。 PCB布局不合理，信號回路與開關電路混雜，導致共模干擾加劇。 電纜接口和接地不完善，形成輻射泄漏通道。

綜合以上因素，開關電源的EMC設計必須從材料選型、線路設計、濾波器布局以及屏蔽、接地等多環(huán)節(jié)協(xié)同入手。

二、檢測項目與相關標準——GB/T 17626.3 解析

GB/T 17626.3標準，屬于我國對工業(yè)電子設備電磁抗擾度的國家標準，具體涵蓋輻射發(fā)射檢測的測試方法。和guojibiaozhun如CISPR 11、CISPR 22等高度兼容。具體檢測內容包括：

輻射發(fā)射摸底測試：測量產品在正常工作狀態(tài)下產生的非意圖電磁輻射是否超標，確定輻射干擾的頻段及強度。 傳導發(fā)射摸底：檢查電源線、信號線上的電磁干擾能否控制在合理范圍，防止通過線路傳播干擾。

深圳市南柯電子科技有限公司依托先進的實驗室設備，進行細致的摸底測試，為后續(xù)整改提供最準確的依據(jù)。

三、輻射發(fā)射摸底測試過程與結果

1. 測試環(huán)境與設備

選擇電波暗室，確保外界無線電波不干擾測試結果。采用對數(shù)周期天線和頻譜分析儀，按照GB/T 17626.3規(guī)定的頻段掃描從30MHz到1GHz的輻射發(fā)射。

2. 測試步驟

產品正常工作，模擬工業(yè)機器人典型負載運行狀態(tài)。 測試點依次為設備內部關鍵部件及接口處，識別高輻射源。 記錄每個頻點輻射強度，和標準限值對比。

3. 結果分析

某些頻段發(fā)射超標主要集中在100MHz-300MHz區(qū)間，峰值主要來自逆變器開關動作頻率諧波和PCB走線輻射。接地處理不當導致部分高頻電流轉化為電磁輻射。

四、傳導發(fā)射摸底及初步整改方向

傳導發(fā)射摸底主要檢測開關電源電纜部分的電磁干擾。顯示，輸入端電纜上的高頻干擾電平較大，尤其在150kHz-30MHz頻段。

初步整改方向包括：

輸入端增加共模扼流圈和X/Y電容濾波器組合，降低共模和差模干擾。 優(yōu)化接地設計，防止干擾電流從不良接地路徑回流。 改良PCB走線，增加銅箔屏蔽層，降低輻射與傳導耦合。

五、輻射發(fā)射整改方案與實踐

基于摸底測試數(shù)據(jù)，深圳市南柯電子科技有限公司提出了針對性整改措施：

加強開關管驅動信號控制，優(yōu)化開關邊沿時間，減少高頻諧波產生。 設計定制的EMI濾波器組合，包括多級LC濾波器，并結合共模扼流圈，針對不同頻段精準抑制輻射。 完善電源模塊屏蔽處理，采用金屬外殼和內部金屬隔板，降低開關電路輻射泄漏。 重新布局PCB，調整敏感信號線位置，優(yōu)化接地回路，實現(xiàn)低阻抗閉合路徑。 在產品外殼的接口部分加裝過濾器和密封結構，防止電磁波通過縫隙傳播。

實施后，通過復測發(fā)現(xiàn)，輻射發(fā)射水平普遍下降10dB以上，符合GB/T 17626.3標準要求，傳導發(fā)射指標也顯著改善。

六、可能被忽視的細節(jié)與設計建議

接地系統(tǒng)的完整性和導體截面積直接影響EMC效果，常被忽略。 數(shù)據(jù)和控制信號線的高速切換引起共模干擾，采用差分信號和共模濾波器效果顯著。 開關電源內部電容的寄生參數(shù)影響濾波效果，選用低ESR和低電感元件至關重要。 外殼材料及表面處理對高頻輻射屏蔽性能影響明顯，應結合電磁仿真優(yōu)化設計。 制定合理的測量方案，重視環(huán)境因素的控制，確保測試結果真實有效。

七、展望

工業(yè)機器人開關電源EMC設計的復雜性和挑戰(zhàn)性不容小覷。通過深圳市南柯電子科技有限公司對輻射發(fā)射摸底測試和傳導發(fā)射摸底的深入分析，以及依據(jù)GB/T 17626.3標準實施的整改措施，顯示出系統(tǒng)化、精準化整改的必要性和有效性。

企業(yè)在產品設計初期就應充分考慮EMC，從元件選型、PCB設計、系統(tǒng)接地和屏蔽等多方面入手，避免后期高成本整改。南柯電子憑借專業(yè)的檢測經(jīng)驗和豐富的技術積累，能夠為客戶提供全面的電磁兼容解決方案，協(xié)助工業(yè)機器人企業(yè)有效通過EMC認證，保障產品質量和市場競爭力。

未來，伴隨智能制造和工業(yè)4.0的推進，工業(yè)機器人對電源的電磁兼容要求將更加嚴苛。深圳市南柯電子科技有限公司將持續(xù)致力于技術研發(fā)和實驗能力提升，助推工業(yè)機器人開關電源EMC技術不斷進步，滿足更高標準和更多樣化應用需求。