引言
在特种装备电子系统的电磁兼容(EMC)设计中,传导发射是最基础也是最容易被忽视的问题之一。DC/DC变换器作为电源系统的核心环节,其开关频率及谐波产生的传导噪声如果得不到有效抑制,不仅会通过电源线传导至其他设备,还可能在系统级EMC测试中导致整体不达标。GJB151B-2013标准中的CE102项目正是针对这一问题的核心考核项。本文以JLH28-461系列EMI滤波器为例,从标准解读、滤波器设计思路和筛选验证三个维度,系统梳理满足CE102合规要求的技术路径。
一、GJB151B-2013 CE102标准要求解读
GJB151B-2013《设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量》是我国特种装备领域电磁兼容设计的纲领性标准。其中CE102项目规定了设备通过电源引线(包括输入和输出线)向外部传导的电磁发射限值,频率覆盖范围通常为10kHz至30MHz乃至更高频段。
CE102限值的核心思想是:在任何规定频段内,被测设备电源线上的传导发射电平不得超过标准给出的限值曲线。对于28V母线供电系统,在10kHz~30MHz频段内,差模噪声和共模噪声都可能超标。差模噪声主要由变换器的开关纹波及其低次谐波构成,集中在开关频率的基波和整数倍频处;共模噪声则由开关节点(如MOSFET漏极)的高dv/dt通过寄生电容耦合到地形成,频谱分布更为弥散。
这意味着EMI滤波器必须同时在差模和共模两个通道上提供足够的衰减余量。以JLH28-461系列为例,其内部采用共模电感配合CY电容抑制共模噪声,差模电感配合CX电容抑制差模噪声的双通道拓扑架构,在500kHz频率点可实现≥40dB的噪声抑制(JLH28-461-15A),JLH28-461-4A在200kHz时即可达到≥40dB,500kHz时更可达≥50dB,为CE102合规提供了充裕的衰减裕度。
二、EMI滤波器帮助DC/DC变换器满足CE102的技术路径
EMI滤波器在DC/DC变换器输入端的应用,本质上是在噪声源(变换器)与传播路径(电源线)之间插入一级高阻抗失配网络。具体技术路径如下:
阻抗失配原理。 DC/DC变换器输入端呈现低阻抗特性,而电源线通常为50Ω系统阻抗。当变换器产生的高频噪声电流试图沿电源线传导时,滤波器在噪声频段内呈现高阻抗,形成对噪声电流的反射衰减。共模电感通过在两条电源线上同时产生反相磁通来增大共模阻抗,差模电感则利用单线磁通叠加来提供差模阻抗。
频率覆盖的完整性。 JLH28-461系列的抑制频率范围覆盖10kHz~30MHz,完整对应了CE102标准考核的频段。在这一范围内,滤波器的共模电感和差模电感的电感量、CY和CX电容的容值经过协同优化,确保在整个频段内不出现衰减谷点或谐振峰导致的衰减恶化。
插入损耗与负载适配。 滤波器的直流阻抗直接影响电源系统的传输效率。JLH28-461-15A的直流阻抗≤0.07Ω,在15A满载时的通态压降仅约1.05V,对28V系统效率的影响可控在合理范围内。JLH28-461-4A的直流阻抗≤0.2Ω,4A满载时压降约0.8V,针对中小功率等级的DC/DC变换器同样适用。
三、H级筛选的完整合规流程
满足CE102的电气性能只是第一步,产品还需通过完整的筛选验证流程以确认批量一致性。JLH28-461系列依据GJB2438B-2017《混合集成电路通用规范》和GJB548C-2021《微电子器件试验方法和程序》执行H级筛选,流程环环相扣:
其中,PDA(Percentage Defective Average)≤10%是最终电测试的判定门槛,意味着批量产品的参数离散度必须控制在允许范围内。这一指标是整机厂在系统集成后仍能一致通过CE102测试的重要前提——如果滤波器的实际插入损耗因批次波动而显著下降,原本设计裕量充足的EMC方案就可能在实际测试中跌破限值。
四、GJB2438B-2017混合集成电路规范的意义
GJB2438B-2017是我国针对混合集成电路(含厚膜、薄膜集成电路)的通用规范,JLH28-461系列采用厚膜混合集成工艺制造,全面满足该规范要求。这一标准的合规意味着产品从设计规则、工艺控制、试验方法到质量一致性检验均已纳入国军标体系管理,具备完整的可追溯性和质量保障链条。对于整机厂而言,选用符合GJB2438B-2017的滤波器组件,在系统级EMC合规申报时可大幅减少补充验证工作量,加速整机定型进程。
总结
满足GJB151B-2013 CE102标准并非单纯的电路设计问题,而是需要从滤波器拓扑设计、参数优化、工艺控制到筛选验证的全链条协同。JLH28-461系列通过共模+差模双通道滤波架构实现了10kHz~30MHz频段内的高衰减性能,通过H级全流程筛选确保了批量产品参数的一致性与可靠性。青岛智腾微电子有限公司(ZITN)在EMI滤波器领域积累了20年型号配套经验,以JLH28-461系列产品为特种装备电源系统的电磁兼容达标提供了经过充分验证的成熟解决方案。