
序言
電壓跌落(DIP)屬于EMC測試項目,該項試驗用來考核產(chǎn)品的抗擾動性能,模擬電網(wǎng)電壓在短時間內(nèi)驟降至指定幅值的工況,檢驗產(chǎn)品供電系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性、抗干擾水平、斷電恢復能力以及硬件自我保護功能是否滿足標準要求。
多數(shù)產(chǎn)品在電壓跌落測試中都能順利通過,工程師接觸這類故障案例較少,對應的整改方案不像輻射騷擾、傳導騷擾、靜電放電等項目那樣完善。一旦出現(xiàn)電壓跌落不合格的問題,往往難以快速解決。
下文將分享電壓跌落測試故障對應的硬件整改措施與軟件優(yōu)化調(diào)試方案。
案例背景
本次整改對象為充放電一體機。該設備此前存在多項EMC問題,目前其余故障均已整改完畢,僅剩電壓跌落(DIP)測試項目存在異常:在試驗過程中,設備會出現(xiàn)供電斷開、整機自動重啟的故障。

問題分析
本次我們優(yōu)先采用行業(yè)解決電壓跌落(DIP)問題的常規(guī)方案,逐步開展調(diào)試與故障分析,具體過程如下:
① 初步排查設備輸入端儲能不足的問題。我們對設備輸入端電解電容進行擴容升級,測試后設備DIP故障現(xiàn)象有一定改善,但并未徹底消除,故障依舊存在。

② 優(yōu)化輸入端濾波電路,新增LC濾波電路進行抗干擾優(yōu)化。經(jīng)過實測,設備故障無任何改善,由此可判定本次DIP異常與輸入端濾波電路無關,初步鎖定故障誘因來自設備后級電路受干擾。
③ 針對主板輸出DC電源及各類信號線路新增電容儲能保護結構,強化輸出端抗跌落防護,調(diào)試后DIP故障問題仍然沒有改善。
④ 經(jīng)過輸入、輸出端的多輪防護優(yōu)化調(diào)試均無效果,由此精準判斷:設備DIP故障的核心誘因為主板控制電路受電壓跌落干擾。
⑤ 針對性對主板DC/DC電源主芯片反饋電路做強化防護處理,通過降低反饋電阻阻值提升電路響應速度,同時新增反饋電容,強化電源芯片輸出端的抗干擾與防護能力,完成優(yōu)化后上機測試,故障依舊未得到改善。
上述調(diào)試方案為行業(yè)解決常規(guī)產(chǎn)品DIP問題的通用成熟手段,多數(shù)設備通過以上硬件優(yōu)化方式均可有效解決電壓跌落故障。但本次充放電一體機經(jīng)過多輪常規(guī)硬件調(diào)試后,故障改善效果極不明顯。不過通過逐層排查、逐項驗證的調(diào)試過程,我們最終鎖定故障核心源頭集中在主控板芯片區(qū)域。
結合設備電路結構與故障現(xiàn)象,進一步梳理核心故障誘因:
① 設備電源與主板之間采用485信號通訊,電源側產(chǎn)生的干擾會串擾至485通訊線路,進而侵入主控芯片內(nèi)部。由于芯片自身防護余量不足,最終導致485通訊信號異常關斷,觸發(fā)設備重啟。
② 為驗證上述干擾誘因的推斷,我們使用近場抗干擾診斷分析設備,對主控芯片精準注入干擾信號,測試后設備同樣出現(xiàn)通訊信號中斷的故障現(xiàn)象,充分證實了此前的故障推斷準確有效。
③ 確認故障集中于主控芯片后,我們梳理了硬件優(yōu)化方案:除了常規(guī)的增加VCC濾波電容、優(yōu)化主板接地布局兩種手段外,暫無其他有效的硬件防護整改方式。因此,我們決定切換調(diào)試思路,通過軟件優(yōu)化的方式強化通訊信號的抗干擾防護能力。
④ 聯(lián)合軟件工程師開展故障復盤與方案研討,最終判定核心問題為:485通訊信號敏感度較高,極易受電源電壓波動干擾?;诖耍覀冎贫ㄜ浖?yōu)化方案,通過增加芯片通訊信號采樣次數(shù)、調(diào)整信號采樣閾值范圍的方式,大幅提升485通訊的抗干擾性能,解決電壓跌落帶來的信號異常問題。

(主控芯片EMS抗干擾,軟件調(diào)試方案)
對策與結果
通過優(yōu)化芯片信號采樣次數(shù)與采樣范圍,重新燒錄程序后上機復測,DIP 測試順利 PASS,問題徹底解決。
經(jīng)驗分享
1、電壓跌落(DIP)常規(guī)整改方案可從輸入端、主控端、輸出端三個維度切入,通過優(yōu)化設備儲能能力、電路響應速度、電源備份機制與硬件容錯性能,能夠解決絕大多數(shù)設備的常規(guī) DIP 異常問題。
2、若硬件整改手段存在局限,例如存在通訊信號敏感、主控芯片本身抗干擾余量不足等硬件瓶頸,可通過軟件防護優(yōu)化方式整改,實現(xiàn)精準定位問題、低成本解決故障的整改效果。
3、針對主板類抗干擾故障,除了傳統(tǒng)的逐項排查方式外,可借助近場可視化檢測設備進行掃描分析,能夠快速、精準定位電路敏感干擾源,大幅提升 DIP 問題的排查效率。