工业自动化设备EMC测试中传导发射测试的常见问题处理

工业自动化设备（如PLC控制器、伺服驱动器、工业机器人控制柜等）是现代工业生产的核心组件，其EMC（电磁兼容性）合规性是进入市场的必备条件。传导发射测试作为EMC测试的关键项目，主要检测设备通过电源线向电网发射的150kHz-30MHz频段干扰信号，若超标会干扰电网中其他设备（如传感器、仪表）的正常运行。然而，企业在测试中常遇到滤波选型错误、接地不当、布线不规范等问题，导致传导发射超标。本文结合实际测试经验，针对这些常见问题给出具体处理方法，帮助企业快速解决合规难题。

电源端口滤波电容选型错误

某工业PLC在传导测试中，2MHz-10MHz频段干扰超标达8dB，经排查发现电源输入端口仅用了10μF铝电解电容作为滤波元件。铝电解电容的等效串联电阻（ESR）通常在0.5Ω-2Ω之间，高频（>1MHz）下ESR会显著增大，导致滤波效果急剧下降，无法抑制高频干扰信号。

电容的选型需结合干扰频段：150kHz-1MHz的低频干扰，适合用铝电解电容或钽电容（容量10μF-100μF）；1MHz-30MHz的高频干扰，需用NP0（COG）陶瓷电容（容量10nF-100nF），其ESR可低至0.01Ω，高频滤波效果更优。若单一电容无法覆盖全频段，可采用“高低搭配”的组合方式，比如10μF铝电解电容并联100nF NP0陶瓷电容，既能抑制低频干扰，又能处理高频信号。

此外，电容的额定电压需高于电源电压的1.5倍，比如220V输入的设备，电容额定电压需选400V以上，避免电压过高导致电容失效。某伺服驱动器将电源滤波电容换成10μF钽电容并联100nF NP0陶瓷电容后，2MHz-10MHz频段干扰降低了12dB，顺利达标。

滤波电路接地方式不当

某伺服驱动器的电源滤波电路采用了π型滤波（两个电容加一个电感），但测试中300kHz-1MHz频段仍超标。拆开机壳发现，滤波电容的接地端直接焊在设备外壳上，而外壳与信号地之间有一条5cm长的导线连接，导致接地路径阻抗增大（高频下导线阻抗与长度成正比），干扰信号无法有效泄放。

滤波电路的接地需遵循“单点接地”原则：滤波电容的地端应直接连接到设备的信号地（即电源地与信号地的共地点），而非外壳地。若外壳需接地，应将信号地通过单点连接到外壳，避免形成接地环路。

为降低接地阻抗，建议用宽铜带（宽度≥10mm，厚度≥0.5mm）代替导线连接滤波电容与信号地，铜带的长度应控制在5cm以内。某伺服驱动器将滤波电容的接地导线换成10mm宽铜带后，300kHz-1MHz频段干扰降低了10dB，达标。

输入输出电缆未做屏蔽处理

某工业传感器在传导测试中，500kHz-5MHz频段超标，经测试发现干扰信号并非来自电源本身，而是通过传感器的输出电缆耦合到电源线。该传感器使用了普通PVC电缆，无屏蔽层，输出信号中的高频干扰通过电缆与电源线的分布电容耦合到电网。

处理这类问题的关键是给电缆加屏蔽层：对于信号电缆，应选用双绞屏蔽线（如RVVP电缆），屏蔽层采用镀锡铜丝编织（覆盖率≥90%）；对于电源电缆，若长度超过1米，需用屏蔽电源电缆（如YJVVP电缆）。信号电缆的屏蔽层应一端接地（通常在接收端），避免形成接地环路；电源电缆的屏蔽层需两端接地，确保全长度屏蔽。

某传感器将输出电缆换成RVVP2×1.0屏蔽线，屏蔽层在PLC端接地后，500kHz-5MHz频段干扰降低了15dB，完全达标。

电缆与电源线路并行布线

某工业机器人控制柜在传导测试中，1MHz-5MHz频段超标，现场检查发现控制柜内的信号电缆（连接伺服电机）与电源电缆并行布线长达1.2米，间距仅5cm。电源电缆中的高频电流会在周围产生交变磁场，通过电磁感应耦合到信号电缆，信号电缆再将干扰传导回控制柜，最终通过电源线发射到电网。

解决方法是避免电缆与电源线路并行：若必须布线，应让电缆与电源线路垂直交叉（夹角≥90°），或保持至少30cm的间距；若空间有限，可在两者之间加一层接地的金属隔板（如镀锌钢板，厚度≥1mm），阻断电磁感应路径。

某机器人企业将控制柜内的信号电缆与电源电缆改为垂直交叉布线后，1MHz-5MHz频段干扰下降了8dB，顺利通过测试。

设备内部时钟晶振未屏蔽

某工业触摸屏在传导测试中，8MHz-15MHz频段超标，经频谱分析发现干扰信号的频率与内部时钟晶振（8MHz）的2次谐波（16MHz）一致。时钟晶振是设备内部的高频信号源，其谐波会通过电源线路传导到电网，若未做屏蔽，极易导致传导发射超标。

屏蔽晶振的常用方法是在晶振外部加金属屏蔽罩（如不锈钢或铜制），屏蔽罩需与设备的信号地良好连接。屏蔽罩的尺寸应略大于晶振（预留1mm-2mm间隙），避免与晶振引脚接触短路。若空间有限，也可在晶振旁边并联一个10pF-100pF的NP0陶瓷电容到地，抑制谐波信号的传导。

某触摸屏在8MHz晶振上加装了不锈钢屏蔽罩（接地）后，8MHz-15MHz频段干扰降低了12dB，达标。

测试时LISN连接松动

某伺服驱动器在传导测试中，测试数据波动剧烈，有时达标有时超标，经检查发现LISN（线路阻抗稳定网络）与设备电源线的连接端子松动，导致LISN的输入阻抗（50Ω）不稳定，无法准确测量干扰信号。

LISN是传导测试的关键设备，其作用是提供稳定的阻抗（对设备侧为50Ω，对电网侧为高阻抗），并将干扰信号耦合到测试接收机。连接时需确保LISN的输入端子（L、N、PE）与设备电源线紧密接触，建议用扭矩扳手将端子螺丝拧紧至0.5N·m-1N·m（具体扭矩参考LISN说明书）。

此外，LISN的PE端需与测试台的接地系统良好连接，接地电阻应小于1Ω。若测试台接地不良，LISN无法有效泄放干扰信号，也会导致测试数据不准确。

设备待机状态下的传导发射超标

某工业路由器在待机模式下（仅保留网络连接功能），传导测试中150kHz-500kHz频段超标，而正常工作模式下达标。经分析，待机时路由器的电源模块仍在工作，但负载电流从1A降至0.1A，电源的反馈环路带宽变窄，无法抑制低频纹波，导致纹波通过电源线发射。

处理方法有两种：一是优化电源模块的待机模式，增加待机时的负载（如并联一个100Ω电阻），提高反馈环路的带宽；二是在电源输出端增加一个小容量滤波电容（如10nF NP0陶瓷电容），抑制低频纹波。

某路由器在电源输出端并联了10nF陶瓷电容后，待机状态下的150kHz-500kHz频段干扰降低了8dB，达标。

开关电源纹波抑制不足

某工业电源适配器（24V/5A）在传导测试中，50kHz-200kHz频段超标，该频段正好是开关电源的工作频率（60kHz）。经检查，电源中的整流二极管用了普通硅二极管（1N4007），其反向恢复时间长达5μs，导致开关管导通时产生较大的反向恢复电流，形成高频纹波。

解决方法是更换整流二极管：选用快恢复二极管（如FR107，反向恢复时间≤500ns）或肖特基二极管（如1N5822，反向恢复时间可忽略），降低反向恢复电流。此外，可在开关管两端并联一个RC吸收电路（如100Ω电阻串联10nF电容），抑制开关过程中的尖峰电压。

某电源适配器将1N4007换成FR107后，50kHz-200kHz频段干扰降低了10dB，顺利达标。