电机驱动模块辐射发射调试案例
- 问题现象描述
某电机驱动模块电，低频辐射测试时发现56MHz、76MHz频点超标。144MHz频点余量不满足辐射发射管控标准，测试数据如下图：
图1：新版本模块辐射发射测试原始数据
测试布置场景图
图2：辐射发射测试环意布置图
- 问题现象分析
电机驱动模块旧版本板卡辐射发射测试是通过的，新板卡辐射发射摸底测试结果却是Fail的，在测试场景布置、辅助设备等都不变的情况下，更换旧版本板卡辐射发射测试的结果仍然是通过的，基本排除是测试环境布置、辅助设备的影响，确认是新版本板卡设计问题。
图3：旧版本模块辐射发射测试数据
- 电机驱动模块原理框图
图4：电机驱动电路原理框图
- 新旧版本模块差异分析
电机驱动电路由分立器件电路改为IC 驱动，差异点主要集中在驱动电路，其它电路确认未做任何修改。驱动电路前级PWM控制信号的频率设置、信号电平设置确认与原来设计保持一致，即软件设置未做任何修改。电机驱动电路输出到后级电机控制电路的开关频率、信号电平，与D版本参数设置保持一致，即驱动参数设计未做任何变更。
图5：新旧版本模块电机驱动MOS管G极信号波形对比
波形测试结果对比可知，驱动信号开关速度相同，信号的驱动电平幅值也相同。旧版本电机驱动信号波形上升沿、下降沿都没有振荡，而新版本驱动信号波形上升沿、下降沿有轻微振荡，振荡原因不明。调整电机驱动上下管G极Rg on串联电阻参数分别修改为47R、75R、120R、330R、1Kohm，上下管G极Rg off串联电阻参数分别修改为5R1、10R、15R、20R、30ohm，对策导入后56MHz、144MHz辐射频点的改善明显，76MHz频点仍然不达标。
图6：修改电机驱动MOS管G极驱动电阻参数后辐射发射测试数据
- 干扰源定位
电机驱动模块是直流电机驱动，最高电压只有24V左右，频谱分析仪RF输入端可以承受48V以内的电压，故使用频谱分析仪尖头探针寻找干扰源具体位置。频谱分析仪量测到驱动IC pin5&pin7引脚时，发现76MHz干扰频点在此处的能量最强，而经过G极串联电阻后有衰减，但是能量很强
图7：干扰源位置及噪声频谱图
- 干扰源调试
MOS管G-S极之间预留电容位置加焊0.01uF电容，辐射测试时76MHz超标频点改善仍然不明显。驱动IC输入端PWM_CH、PWM_CL信号，串联电阻参数由22ohm改为1.5Kohm，驱动IC pin5&pin7引脚干扰能量有轻微降低。驱动IC pin5&pin7引脚对IC pin4 COM引脚之间增加0.01uF滤波电容，76MHz超标频点改善明显。
图8：驱动IC驱动信号对COM引脚增加滤波电容及频谱图
- 问题根因分析
驱动IC pin5&pin7引脚干扰经过G-S之间分布电容耦合到电机，再经过电机线圈耦合，回到IC pin4 COM引脚形成完整的电流环路 。此电流环路面积足以使76MHz干扰频点辐射出去，被测量天线接收到，造成辐射测试不达标。在驱动IC pin5&pin7与pin4 com引脚之间加0.01uF电容，可以有效减小干扰信号形成的电流环路面积，降低干扰信号发射能量，满足辐射发射测试管控标准。
图9：驱动IC驱动信号对COM引脚增加滤波电容后辐射发射测试数据
- 问题解决方案
驱动IC pin5&pin7输出引脚与pin4 COM引脚之间增加0.01uF电容，旁路噪声信号的高频环路，缩小环路面积。
图10：对策前后高频电流环路对比