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哪些因素会导致服务器电源EMC测试结果不达标?

三方检测机构-冯工 2022-11-01

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在服务器的相关测试中,电源的EMC(电磁兼容性)测试至关重要。然而,实际情况中常常会出现测试结果不达标的现象。本文将详细探讨哪些因素会导致服务器电源EMC测试结果不达标,以便相关人员能更准确地找出问题所在并加以解决。

一、电源自身设计缺陷

电源的内部电路设计对其EMC性能有着关键影响。首先,若滤波电路设计不完善,就无法有效滤除电源输入输出端的高频杂波。例如,一些电源在设计时没有合理选用滤波电容的参数,导致其对特定频率的干扰抑制能力不足。

再者,电源的布线不合理也会引发问题。比如,强弱电线路之间没有保持足够的安全距离,使得电磁信号相互干扰。在一些紧凑设计的电源中,这种布线问题可能更为突出,因为空间有限,容易造成线路间的电磁耦合。

另外,电源内部的开关器件选型不当也会影响EMC性能。某些开关器件在高频开关过程中会产生较大的电磁辐射,如果其开关速度、耐压等参数不适合具体的应用场景,就可能导致在EMC测试中出现辐射超标等情况。

二、元器件质量不佳

电源中的各类元器件质量对EMC测试结果影响明显。以电容为例,若使用了质量较差的滤波电容,其等效串联电阻(ESR)可能较大,这会降低电容对高频噪声的滤波效果。当电源工作时,大量高频噪声无法被有效滤除,从而影响EMC测试指标。

电感元件同样如此,如果电感的品质因数不高,其对电磁干扰的抑制能力就会变弱。比如在一些服务器电源中,采用了质量欠佳的共模电感,在面对共模干扰时,无法很好地起到阻碍作用,使得共模干扰信号能够顺利通过电源,导致EMC测试不达标。

还有像二极管等半导体元器件,若其反向恢复时间过长,在电路的开关过程中就会产生额外的电磁干扰。特别是在高频开关电源中,这种由二极管带来的干扰可能会使EMC测试中的传导干扰指标超出规定范围。

三、电磁屏蔽措施不到位

电源外壳的电磁屏蔽效果对整体EMC性能至关重要。如果电源外壳的材质选择不当,比如采用了导电性较差的金属材料或者塑料外壳(未做有效的电磁屏蔽处理),那么外界的电磁干扰就容易进入电源内部,同时电源内部产生的电磁辐射也容易泄漏出去。

即使外壳材质合适,但若屏蔽结构设计存在缺陷,如存在缝隙过大、孔洞未做妥善处理等情况,也会使得电磁屏蔽效能大打折扣。例如,在一些模块化设计的服务器电源中,模块之间的连接部位如果没有进行有效的电磁密封处理,就会形成电磁泄漏通道,影响EMC测试结果。

另外,电源内部的一些关键部件,如变压器等,若没有进行单独的电磁屏蔽处理,其产生的电磁辐射可能会对周围的电路造成干扰,进而影响整个电源的EMC性能,导致测试结果不达标。

四、接地系统不完善

良好的接地是确保电源EMC性能的重要环节。若电源的接地线路连接不牢固,存在虚接等情况,就会导致接地电阻增大。当有电磁干扰产生时,无法通过低电阻的接地路径有效泄放,使得干扰在电源内部累积,影响EMC测试指标。

再者,接地方式选择不当也会有问题。比如采用单点接地方式时,如果布局不合理,可能会导致不同电路模块之间的地电位存在较大差异,从而产生地环路电流。这种地环路电流会引入额外的电磁干扰,干扰电源的正常工作,导致EMC测试结果不符合要求。

另外,有些服务器电源可能存在多个接地端口,但如果没有对这些接地端口进行有效的统筹规划,如没有明确各接地端口的功能和连接方式,也会造成接地系统的混乱,影响EMC性能,进而使测试结果不达标。

五、工作环境的电磁干扰

服务器电源所处的工作环境中的电磁干扰源众多,这些干扰源可能会影响电源的EMC测试结果。例如,在一些机房环境中,存在大量的服务器、网络设备等,这些设备在运行过程中会产生电磁辐射,形成一个复杂的电磁环境。如果服务器电源的抗干扰能力不足,就很容易受到这些外部电磁辐射的影响,导致其自身的EMC性能下降,测试结果不达标。

另外,一些工业环境中可能存在强电磁干扰源,如大型电机、电焊机等。当服务器电源处于这样的环境附近时,这些强电磁干扰源发出的电磁辐射强度大、频率范围广,可能会穿透电源的电磁屏蔽措施,对电源内部电路造成严重干扰,使得EMC测试无法通过。

还有,一些电气设备在启动和关闭过程中会产生瞬态电磁干扰,这种瞬态电磁干扰具有较高的峰值和较宽的频率范围。如果服务器电源没有足够的抗瞬态干扰能力,在面对这些瞬态干扰时,也会出现EMC测试结果不达标情况。

六、电源负载特性的影响

服务器电源所连接的负载特性对其EMC测试结果有影响。不同类型的负载,其电流、电压特性不同,会对电源的工作状态产生不同的影响。例如,当负载为非线性负载时,其电流波形不是正弦波,而是含有大量的谐波成分。这些谐波成分会通过电源线路反馈到电源内部,增加电源内部的电磁干扰,从而影响EMC测试结果。

再者,负载的功率因数也很重要。如果负载的功率因数较低,意味着负载从电源获取电能的效率较低,同时也会导致电源在工作过程中产生更多的无功功率。这些无功功率的存在会使电源内部的电磁环境变得复杂,增加了电磁干扰的可能性,进而影响EMC测试指标。

另外,负载的动态变化情况也会影响电源的EMC性能。当负载在短时间内频繁变化,如服务器在处理大量数据任务时,负载会快速增减,这种动态变化会使电源不断调整输出,在此过程中可能会产生额外的电磁干扰,导致EMC测试结果不达标。

七、测试设备与方法的局限性

用于EMC测试的设备自身的精度和性能也会对测试结果产生影响。如果测试设备的测量精度不够高,可能会出现误判的情况。例如,在测量电源的传导干扰时,由于测试设备的分辨率不足,无法准确测量出一些较小的干扰信号,就可能将实际上不达标的电源判定为达标。

测试设备的校准情况也很重要。如果测试设备没有定期进行校准,其测量结果的准确性就无法保证。比如,一台未校准的频谱分析仪在测量电源的电磁辐射时,所得到的测量结果可能与实际情况相差甚远,导致错误的测试结论,使不达标的电源被错误判定为达标或反之。

此外,测试方法的选择也有讲究。不同的测试方法适用于不同类型的电源和不同的测试场景。如果选择了不恰当的测试方法,如在测试服务器电源这种相对复杂的电源时,采用了过于简单的测试方法,就可能无法全面、准确地检测出电源的EMC性能,从而得出错误的测试结果。

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