洗衣机辐射发射(RE)摸底测试及接地优化

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发布时间: 2025-07-03 11:31
最后更新: 2025-07-03 11:31
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详细说明
一、洗衣机辐射发射(RE)测试标准与要求

洗衣机的辐射发射测试主要依据家用和类似用途电器的电磁兼容标准,核心参考如下:


guojibiaozhun:EN (家用和类似环境下使用的设备的通用标准,辐射发射部分)、EN 60335-1(家用电动器具安全标准,包含 EMC 相关要求)。

国内标准:GB/T 4343.1(家用电器、电动工具和类似器具的电磁兼容要求 第 1 部分:发射)、GB 17625.1(电磁兼容 限值 谐波电流发射限值)。


核心测试要求:


频率范围:30MHz~1GHz(部分标准扩展至 6GHz,针对带无线功能的智能洗衣机)。

限值要求:30~230MHz 频段限值通常为 40~54dBμV/m,230MHz~1GHz 频段为 47~54dBμV/m(具体按产品功率和标准版本调整)。

测试环境:在电波暗室中进行,通过天线接收洗衣机在不同工作模式(如洗涤、脱水、加热)下的辐射信号,与标准限值对比。

二、洗衣机辐射发射超标的常见来源

洗衣机的辐射发射主要来自内部电气部件的高频干扰,常见源头包括:


电机及驱动系统:

洗衣机的交流电机(如洗涤电机、脱水电机)或变频电机(如 BLDC 无刷电机)在运行时,电机绕组的高频换向、驱动电路(如逆变器、晶闸管)的开关动作会产生谐波辐射,尤其是变频洗衣机的高频驱动信号(如 20kHz~100kHz)易引发 30MHz 以上的辐射。

示例:驱动电路中的 IGBT 或 MOS 管高频开关时,电压电流突变产生的电磁噪声通过空间辐射或线缆传导。

开关电源与控制板:

洗衣机控制板的开关电源(为 MCU、传感器、显示屏供电)在高频开关(如几十 kHz 至几百 kHz)时,变压器、电感、MOS 管的电磁辐射;控制板上的 MCU 时钟信号(如 8MHz~48MHz)及其谐波可能通过 PCB 或线缆向外辐射。

线缆与接口:

电源线、电机控制线(如驱动信号线)、传感器线(如水位传感器、温度传感器线)若未屏蔽或接地不良,会成为 “辐射天线”,将内部干扰信号发射出去。

示例:电源线过长或未滤波,会将电机或开关电源的干扰传导至外部并辐射。

接地与结构设计缺陷:

机身外壳接地不良、内部金属部件(如桶体、支架)未有效接地,导致干扰信号无法通过接地释放,转而通过空间辐射;外壳缝隙过大(如面板与箱体连接不紧密),成为辐射泄漏的通道。

三、洗衣机接地系统的优化设计

接地是抑制辐射发射的关键手段,洗衣机的接地优化需围绕 “安全接地 + 干扰抑制接地” 双重目标,具体措施如下:

1. 明确接地路径与单点接地原则

核心接地节点:以洗衣机金属外壳为总接地点(通过电源线的保护接地 PE 线连接至电网接地),内部所有需要接地的部件(如控制板、电机金属外壳、开关电源外壳、金属桶体)均通过低阻抗路径连接至总接地点,避免形成 “地环路”(地环路会引发额外干扰辐射)。

接地材料选择:接地导线采用多股铜芯线(截面积≥1.5mm²),连接点使用铜鼻子压接或螺栓紧固,确保导电良好(避免氧化或松动导致接触电阻过大)。

2. 关键部件的接地处理

电机接地:

电机金属外壳必须可靠接地(通过导线连接至总接地点),降低电机运行时绕组电磁辐射的外泄;若为变频电机,其驱动模块的散热片需与电机外壳或总接地点连接,避免散热片成为辐射源。

控制板接地:

控制板的接地平面(PCB 上的大面积接地铜皮)通过粗导线(或金属柱)与洗衣机外壳总接地点连接,缩短接地路径(建议长度≤30cm),减少高频干扰在接地线上的辐射。

控制板上的敏感电路(如传感器信号处理电路)接地与高频电路(如驱动电路、开关电源)接地分开,通过 0 欧电阻或磁珠单点连接,避免干扰耦合。

金属结构件接地:

洗衣机内部的金属桶体、支架、金属面板等通过导电连接件(如导电泡棉、金属卡扣)与外壳导通,形成 “法拉第笼” 效应,屏蔽内部辐射向外泄漏;缝隙处需确保电气连续性(如涂导电胶)。

3. 电源线接地与滤波配合

电源线的保护接地(PE 线)需直接连接洗衣机外壳,且与零线(N)、火线(L)严格分离,避免 PE 线与其他线缠绕形成干扰耦合;电源入口处加装 EMI 滤波器(含共模电感和 X/Y 电容),滤波器的接地端需与外壳总接地点短接,增强滤波效果(滤波器壳体与外壳紧密接触)。

四、辐射发射(RE)超标的整改方案

结合测试数据(如超标频率、强度),针对洗衣机的辐射超标问题,可从以下方面整改:

1. 抑制电机与驱动系统的辐射

电机驱动电路滤波:

在电机电源线两端并联吸收电容(如薄膜电容,容量 0.1~1μF)或串联共模电感,抑制电机换向产生的高频干扰;驱动电路的 IGBT/MOS 管两端并联 RC 吸收回路(电阻 10~100Ω,电容 10~100nF),降低开关动作的电压尖峰辐射。

电机屏蔽与阻尼:

若电机本身辐射较强,可在电机外部加装金属屏蔽罩(接地),屏蔽罩与电机外壳需良好接触;对交流电机,可在绕组端串联阻尼电阻,降低换向时的火花干扰(减少高频辐射源)。

2. 控制板与开关电源的优化

开关电源屏蔽与布局:

开关电源模块(尤其是变压器、电感)加装金属屏蔽壳并接地,减少磁辐射;PCB 上开关电源的高频回路(输入电容 - 开关管 - 变压器 - 输出二极管)布线尽量短粗,减小回路面积(回路面积越大,辐射越强)。

控制板高频信号处理:

MCU 的时钟线、驱动信号线(如 PWM 线)尽量短,远离 PCB 边缘,避免成为辐射天线;时钟晶振外壳接地,周围设置接地环,吸收晶振的谐波辐射。

3. 线缆辐射的抑制

电源线处理:

电源线在机箱入口处就近安装 EMI 滤波器(滤波器需固定在金属外壳上并接地),滤波器输入端接外部电网,输出端接内部电路,避免线缆绕过滤波器形成 “漏线”;必要时在电源线上套铁氧体磁环(选择大尺寸、高磁导率型号,如镍锌磁环),抑制共模辐射。

内部线缆布线:

电机控制线、传感器线尽量短,远离电机、开关电源等辐射源;若线缆较长,采用屏蔽线(屏蔽层单端接地,如连接至控制板接地平面),避免与电源线并行布线(减少耦合干扰)。

4. 外壳与结构屏蔽优化

外壳密封与导电连接:

洗衣机面板、顶盖与箱体的连接缝隙处,用导电泡棉、铍铜弹片填充,确保缝隙处的导电连续性(缝隙宽度≤λ/20,λ 为超标频率对应的波长,如 30MHz 的 λ=10m,缝隙需≤50cm,高频段需更严格),避免内部辐射从缝隙泄漏。

金属部件的整体接地:

桶体、配重块等金属部件通过导线与外壳接地,形成统一的低阻抗接地网络,增强对内部辐射的吸收和屏蔽效果。

四、整改验证与测试技巧

针对性测试定位:

若某一频率段(如 30~100MHz)超标,优先排查电机驱动频率的谐波(如变频电机的 20kHz 驱动信号,其 5 次谐波为 100MHz)或开关电源的开关频率(如 50kHz 的 2000 次谐波为 100MHz),通过断开电机或开关电源单独测试,确认辐射源。

若高频段(如 300MHz~1GHz)超标,重点检查控制板的 MCU 时钟(如 24MHz 的 12 次谐波为 288MHz)、线缆辐射(如未屏蔽的传感器线)。

分步验证接地效果:

整改后先测量各接地点的接触电阻(需≤0.1Ω),确保接地可靠;再通过辐射发射测试对比整改前后的频谱,若某一频率点的辐射强度下降 10dB 以上,说明接地优化有效。

洗衣机的辐射发射整改需以 “抑制辐射源(电机、开关电源)+ 切断辐射路径(线缆、外壳缝隙)+ 强化接地与屏蔽” 为核心,其中接地系统的优化是基础 —— 通过单点接地、低阻抗连接、屏蔽协同,可有效将干扰信号导入大地,减少空间辐射。整改过程中需结合测试数据精准定位超标源头,优先解决强辐射源和线缆辐射,再通过结构屏蔽和滤波设计降低干扰,最终满足 EN 或 GB/T 4343.1 等标准要求。


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