序言
电压跌落(DIP)属于EMC测试项目,该项试验用来考核产品的抗扰动性能,模拟电网电压在短时间内骤降至指定幅值的工况,检验产品供电系统的运行稳定性、抗干扰水平、断电恢复能力以及硬件自我保护功能是否满足标准要求。
多数产品在电压跌落测试中都能顺利通过,工程师接触这类故障案例较少,对应的整改方案不像辐射骚扰、传导骚扰、静电放电等项目那样完善。一旦出现电压跌落不合格的问题,往往难以快速解决。
下文将分享电压跌落测试故障对应的硬件整改措施与软件优化调试方案。
案例背景
本次整改对象为充放电一体机。该设备此前存在多项EMC问题,目前其余故障均已整改完毕,仅剩电压跌落(DIP)测试项目存在异常:在试验过程中,设备会出现供电断开、整机自动重启的故障。

问题分析
本次我们优先采用行业解决电压跌落(DIP)问题的常规方案,逐步开展调试与故障分析,具体过程如下:
① 初步排查设备输入端储能不足的问题。我们对设备输入端电解电容进行扩容升级,测试后设备DIP故障现象有一定改善,但并未彻底消除,故障依旧存在。

② 优化输入端滤波电路,新增LC滤波电路进行抗干扰优化。经过实测,设备故障无任何改善,由此可判定本次DIP异常与输入端滤波电路无关,初步锁定故障诱因来自设备后级电路受干扰。
③ 针对主板输出DC电源及各类信号线路新增电容储能保护结构,强化输出端抗跌落防护,调试后DIP故障问题仍然没有改善。
④ 经过输入、输出端的多轮防护优化调试均无效果,由此精准判断:设备DIP故障的核心诱因为主板控制电路受电压跌落干扰。
⑤ 针对性对主板DC/DC电源主芯片反馈电路做强化防护处理,通过降低反馈电阻阻值提升电路响应速度,同时新增反馈电容,强化电源芯片输出端的抗干扰与防护能力,完成优化后上机测试,故障依旧未得到改善。
上述调试方案为行业解决常规产品DIP问题的通用成熟手段,多数设备通过以上硬件优化方式均可有效解决电压跌落故障。但本次充放电一体机经过多轮常规硬件调试后,故障改善效果极不明显。不过通过逐层排查、逐项验证的调试过程,我们最终锁定故障核心源头集中在主控板芯片区域。
结合设备电路结构与故障现象,进一步梳理核心故障诱因:
① 设备电源与主板之间采用485信号通讯,电源侧产生的干扰会串扰至485通讯线路,进而侵入主控芯片内部。由于芯片自身防护余量不足,最终导致485通讯信号异常关断,触发设备重启。
② 为验证上述干扰诱因的推断,我们使用近场抗干扰诊断分析设备,对主控芯片精准注入干扰信号,测试后设备同样出现通讯信号中断的故障现象,充分证实了此前的故障推断准确有效。
③ 确认故障集中于主控芯片后,我们梳理了硬件优化方案:除了常规的增加VCC滤波电容、优化主板接地布局两种手段外,暂无其他有效的硬件防护整改方式。因此,我们决定切换调试思路,通过软件优化的方式强化通讯信号的抗干扰防护能力。
④ 联合软件工程师开展故障复盘与方案研讨,最终判定核心问题为:485通讯信号敏感度较高,极易受电源电压波动干扰。基于此,我们制定软件优化方案,通过增加芯片通讯信号采样次数、调整信号采样阈值范围的方式,大幅提升485通讯的抗干扰性能,解决电压跌落带来的信号异常问题。

(主控芯片EMS抗干扰,软件调试方案)
对策与结果
通过优化芯片信号采样次数与采样范围,重新烧录程序后上机复测,DIP 测试顺利 PASS,问题彻底解决。
经验分享
1、电压跌落(DIP)常规整改方案可从输入端、主控端、输出端三个维度切入,通过优化设备储能能力、电路响应速度、电源备份机制与硬件容错性能,能够解决绝大多数设备的常规 DIP 异常问题。
2、若硬件整改手段存在局限,例如存在通讯信号敏感、主控芯片本身抗干扰余量不足等硬件瓶颈,可通过软件防护优化方式整改,实现精准定位问题、低成本解决故障的整改效果。
3、针对主板类抗干扰故障,除了传统的逐项排查方式外,可借助近场可视化检测设备进行扫描分析,能够快速、精准定位电路敏感干扰源,大幅提升 DIP 问题的排查效率。