Fallo de emisiones conducidas SIM900

Actualmente tengo problemas para obtener un producto a través de EMC. Las emisiones radiadas estaban cómodamente por debajo del límite, pero las conducidas están fallando gravemente.

Aquí están los resultados:ingrese la descripción de la imagen aquí

El ruido parece ser en gran medida de modo común, con la excepción de los primeros picos grandes que son diferenciales. El primero de los grandes picos está en la frecuencia de conmutación de SMPS. Supongo que los siguientes 3 son armónicos de eso.

Aquí hay un esquema de las partes relevantes/ruidosas del circuito (el resto del circuito parece estar muy silencioso. El ruido solo es un problema cuando estas partes están habilitadas):

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¿Alguien tiene alguna idea sobre cómo podría abordar esto?

Actualizar:

El cable es un par de hilos discretos sin blindaje, de ~2 metros de largo, conectados a la entrada 'BATT' y GND. La entrada BATT es la entrada de la fuente de alimentación del módulo, nominalmente 12 V CC (batería del vehículo).

Los componentes (junto con un micro y algunos otros bits) están todos en la misma PCB. PCB es de 4 capas con un plano de tierra en una capa interna. Las áreas no utilizadas en las capas superior e inferior se rellenan con GND. La carcasa del módulo es de plástico/ABS.

El SIM900 es un módulo GPRS. Estaba encendido para la prueba y hablaba con el micro a través de UART, pero no estaba conectado a una red móvil.

Editar el diseño de PCB agregado después del diseño solicitado por los comentarios

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Emisiones conducidas: ¿dónde está el cable en el diagrama de circuito de la pieza problemática?
El cable está conectado a la entrada BATT ya tierra.
¿La batería está conectada en alguna parte? Cuán largo es el cable? ¿Qué tipo de cable? ¿Tiene una pantalla? ¿Están los terrenos que se muestran en el diagrama del circuito realmente en un plano de tierra? ¿Ese GP se une al gabinete? ¿La caja es de metal? ¿Está conectada a tierra con la cámara de prueba GP? ¿Tienes una fotografía del montaje? Puede suponer que no tengo idea de qué es un SIM900.
C42, C36 y C37 parecen estar haciendo un mal trabajo al filtrar las emisiones conducidas provenientes de U11, ¿posiblemente debido a la inductancia interna de los capacitores? Habría pensado que un límite de bajo valor colocado cerca del U11 Vin podría ayudar junto con un inductor de serie pequeña (esto es solo una especulación / conjetura de mi parte)
Realmente necesita proporcionar un diseño de tablero si es posible y una imagen de su configuración.
Consulta este enlace. Especialmente la serie de videos de 3 partes. Nunca había leído algo tan claramente explicado. learnemc.com/emc-tutorials
Como las rutas de alta corriente y alto ruido no han sido controladas, el ruido de conmutación claramente se acopla de nuevo desde la salida (en el pin Ph) a la entrada. Esta no es la primera vez que veo este problema. Aparte de hacer un rediseño, la mejor oportunidad de éxito sería mirar de cerca el desacoplamiento de entrada para intentar suprimir esta retroalimentación.

Respuestas (3)

Como regla general, las señales de alta frecuencia siempre tomarán el camino de menor impedancia para volver a la fuente (o irradiar). No puedo hablar por toda su configuración porque actualmente solo ha publicado un esquema.

Puedo decirle esto, si sus emisiones conducidas son su problema en el cable de la batería, entonces está haciendo una buena antena con el cable de la batería. Entonces, aplicando la regla: la ruta de inductancia más baja y preferida de la corriente es a través de su cable y se irradia hacia el mundo. Para saber si este es el caso, aumente la impedancia de alta frecuencia del cable. Esto se puede hacer agregando inductancia, ya sea por ferrita o agregando inductancia en la PCB con inductores que atenúan el "ruido" de alta frecuencia.

Si es su placa la que irradia, entonces probablemente no tenga un plano de tierra suficiente o haya hecho algunas antenas dipolo o de ranura agradables. Pero me desviaré de la especulación ya que no ha proporcionado ninguna información sobre la PCB.

Acabo de agregar fotos del diseño. Definitivamente es el extremo inferior el problema, no tengo ningún problema por encima de unos pocos MHz.

Aumentar C41, creo. Intente montar este componente en dos o en cuatro para ver el efecto (puede usar el conmutador armónico como un proxy, si tiene algo capaz de medirlo). También necesita algo de inductancia en el lado del cable de C42, esto ayudará, especialmente si agrega otro capacitor de baja impedancia a través de C42. También puede intentar agregar algunas resistencias pequeñas en el circuito, esto a veces puede absorber la energía que está tratando de suprimir.

Algo más para probar, agregue otros 220 uf (o 10 uf smd) donde está C41.

No obtiene una respuesta confiable directa, esto es principalmente prueba y error hasta que lo haya hecho varias veces con un diseño similar.

Tiene problemas más grandes de lo que piensa, y la solución requiere cambios en el esquema y un diseño adecuado.

Debería haberse esperado el modo diferencial de emisiones conducidas a la frecuencia de conmutación y sus primeros armónicos. El voltaje de la batería está alimentando lo que parece un convertidor reductor. Eso va a consumir energía en pulsos a la frecuencia de conmutación. Solo hay un intento poco entusiasta de lidiar con esto.

La emisión conducida en modo común parece ser un ruido general en la placa que sale al exterior a través del cable de alimentación. La primera forma de abordar esto es con conexión a tierra. Tiene todas las corrientes de alta frecuencia corriendo a través del plano de tierra, sin ningún intento aparente de aislar las corrientes de bucle local de la fuente de alimentación y el microcontrolador. Ya no tienes un plano de tierra, sino una antena de parche con alimentación central. He hablado de esto muchas veces aquí, así que no tiene sentido repetirlo.

El último recurso para abordar las emisiones de modo común sería un estrangulador de modo común en la entrada de energía. Una vez más, sin embargo, primero debe abordar la causa real correctamente.

Abordar las emisiones no es algo que se hace al final después de que fallan las pruebas. Esto es algo en lo que piensas y abordas de varias maneras a lo largo del proceso de diseño, tanto en el esquema como en el diseño. Por lo general, no hay soluciones rápidas y baratas después del hecho.

Ahora está atrapado en la incómoda posición de no haber hecho esto bien y terminar exactamente con el resultado que debería haber esperado. Regrese y hágalo bien, luego aprenda de esto y hágalo bien desde el principio la próxima vez. Debería poder salvar la mayor parte del esquema, pero el diseño debe ser una repetición. Si no entiende por qué o cómo solucionar esto, busque a alguien que lo haga. Mire y aprenda, luego puede hacerlo usted mismo la próxima vez.