POE交换机项目RE整改真实实战经验总结

1 问题描述

客户样机做RE测试的时候，24口全接1.5米网线经24口PD 自环广播测试时候裕量不足，测试条件：机壳螺丝全上，并接好接地线。

V扫描

H扫描

2 查证处理过程

从包络上看，辐射源应该是属于电源部分引起的。但是还是要进步确认辐射源并确认辐射路径。

1、 简化设备模型，缩减到最小系统

1） 测试模型修改为24口全接1.5米网线自环广播，不接PD进行测试---为当天测试基准，最差方向对比

V扫描

H扫描

由于PD-TEST是不带屏蔽壳，其设计经两隔变自环。PD-TEST原理设计大体如下：

该模型可得：排除了交换过程从PD-TEST辐射出来，并以H方向做对比差异,以下整改仅测试H方向提高整改效率。

2） 测试模型改为：将设备的灯板和风扇插座去掉，保持24口全接1.5米网线自环广播，不接PD进行测试。

该模型可得：辐射不是从灯板和风扇线耦合出来的。

3）测试模型改为：将设备的POE子板拔除，54V和12V依然接在主板上，保持24口全接1.5米网线自环广播，不接PD进行测试。

H扫描

该模型可得：低频包络还是很高，辐射源头之一与PoE有关。

4） 测试模型改为：将设备的POE子板拔除，仅12V依然接在主板上，保持24口全接1.5米网线自环广播，不接PD进行测试。

H扫描

该模型可得：单纯12V系统的时候低频包络就已经很高，当加入PoE子板54V 会叠加得更高。

5）测试模型改为：将设备的POE子板拔除，仅12V依然接在主板。

H扫描

该模型可得：辐射是从网线耦合出来的，但是整机没有广播12V系统的功率没有跑起来。

6）测试模型改为：将设备的POE子板拔除，54V和12V上主板，软件自环LP=PHY 24口广播,网口不接网线

该模型可得：单纯12V系统的时候低频包络就已经很高,主要辐射源来自12V系统，辐射路径电源线。

通过以上几种模型测试，可形成以下初步判断：

1）12V电源系统是主要辐射源，PSE子板跨隔变飞越与主板平行耦合加之54V电源系统使之恶化；

2）辐射路径主要通过网线耦合和电源线耦合出来；

1、 定位辐射源并整改源头

对于主板上具有开关频率特性的器件，主要为DC-DC Buck 芯片、Switch、PHY 、DDR和晶体。由此通过频谱仪进行近场扫描。近场测试的时候，仅用开关电源的12V接到主板进行测试。对各路DC-DC Buck电路扫描的时候U32 MP8708其低频的强度非常高，如下：

其近场波形和远场的包络类似，通过测试MP8078的SW PIN脚输出，有较大的开关噪声如下：

最高能达到18V，过冲脉宽10ns左右，其它路MP1497也都存在这个问题。对其整改BST和SW之间的RC 参数后，如下：

整改后的近场扫描的结果如下：

3、 辐射路径整改

从前面的测试模型，可以知道辐射路径主要是通过网线和电源线耦合辐射出来的。

1） 网线耦合辐射整改

将PHY端处的中心抽头的电容由103 改为104 :

V扫描

H扫描

没有明显改善。通过近场扫描点测半包RJ45的金属壳部分（24口广播条件下），如下：

RJ45半包的金属壳地就是PGND 即整个机壳地，单纯在主板内部上修改很难起到作用。有效的方法就是减少耦合辐射路径，将网线从1.5米改为1米。

2） 电源线耦合辐射整改

将在开关电源的AC输入部分增加磁环，并将PE线改为最短。

3 总结

通过此次RE整改，可总结以下EMI整改原则和方法：

1、 遇到EMI辐射的时候，请先确保测试模型和最终出厂的情况一样，如：电源安装、散热器安装、AC电源线安装、风扇安装、灯线安装、机壳安装、甚至接地线都和最终出厂及使用一样 ，板上尽可能没有飞线；

2、 每次EMI环境测试，预先选择一个基准模型进行扫描，定下基准便于判断整改后的发展趋势，坚持单点整改单次测试，尽量不要多点整改对比意义不大容易迷惑方向，多利用对比法；

3、 简化模型，寻源觅径，切忌盲目整改；通过层次式的简化测试模型到最小系统，逐一排除，寻找到辐射源和辐射路径；

4、 使用近场对具有开关频率特性的器件扫描，并点测试主板内部地、RJ45端地，定位辐射源头对其优化或隔离或抑制整改；

5、 对于辐射路径一般从PHY到隔变，隔变到RJ45整改：修改中心抽头电容、增加MDI对地电容等比较适用单点尖峰；对于本案例更多是整个地被干扰，更多的是采用减少辐射耦合路径及AC线耦合路径隔离。

由此案例，可以反推出如下EMI设计：

1、 隔变底部及上部不要布有器件或电气特性走线；

2、 DC-DC 电源开关噪声需要调测，优化其开关信号，避免过冲；

交换机铁制机壳类EMI辐射常会遇到的问题及整改方法：

1、25M时钟倍频超标

解决方法：

1） 时钟源上串接适当阻值的电阻；

2） 主芯片PLL/CLK 类电源，进行纹波优化加大容值和并小容值；

3） MDI 线对上加对地小电容；

4） 有中心抽头电源的做好滤波；

5） 定制25M 倍频抑制隔变；

6） 适当增加地孔；

2、灯线耦合导致EMI超标；

解决方法：

1） 灯线增加磁珠和滤波小电容；

2） 机壳屏蔽;

1、 电源低频辐射超标

1） 增大Y电容容值；

2） 整改DC-DC开关过冲信号；

3） 整改开关电源的传导；

4） AC电源加磁环；

5） PE接地位置改善及缩短；

4、 整体EMI包络较高，导致多频点超标；

解决方法：

1） 整改整板DC-DC开关过冲信号；

2） 整改整板接地；

3） DC-12V输入加隔离如磁珠或电感；