EMC整改及PCB设计方案
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 指示灯，按键等在面板上的开孔应尽可能小； 2 指示灯，按键下面的PCB板远离开孔； 3 指示灯，按键与PCB用较好绝缘材料隔绝开来；
4 面板的金属边通过最短的路径接到电源的大地，尽可能地是电流通 过地泻放到大地；
5 在面板上增加一层透明绝缘高绝缘的材料来隔绝； 6 用TVS管或是电容对按键所在的线路进行处理； 7 改变面板下信号线的走线方式或在信号线上加上磁环
屏蔽后的场强E2
屏蔽技术
• 屏蔽的类型：
结构屏蔽（屏蔽罩，金属壳） 电缆的屏蔽（屏蔽线） 缝隙的屏蔽（金属丝网衬垫，导电橡胶，导电泡 棉） 外壳的屏蔽（喷导电漆，贴铜箔铝箔）
屏蔽技术
• 屏蔽的注意事项：
相同材质，厚度较厚的较好； 相同厚度，双层编织 好于单层编织；铜箔好于铝 箔； 缝隙之间的衬垫必须保持良好的搭界； 如果屏蔽层搭界时，务必将搭界处的绝缘漆打磨 掉，再来屏蔽缝隙
EMC常见整改方法
• 干扰滤波技术
切断干扰沿信号线或电源线传播的路径
• 电磁屏蔽技术
切断干扰沿信号线或电源线传播的路径
• 地线干扰与接地技术
通过改善信号的回流环路降低其所产生的干扰
• 其它方式
通过改变干扰源的强度或频率来降低干扰
EMC常见问题的类型
• RE(辐射)问题 • ESD（静电）问题 • CI（传导抗扰度）问题
RE整机定位
信号电缆定位
屏蔽定位
常见的滤波器
电源滤波器
差模电容
共模扼流圈
共模电容
共模滤波电容受到漏电流的限制
常见的滤波器
• 常用的信号线滤波器
实际干扰电流路径
滤波器接地阻抗
常用的滤波电路实例
• 芯片的电源必须有滤波
总线驱动和接收芯片的电源必须有良好的滤波电路，具体芯片： – CPU， Flash， SDRAM 不同的IC使用同一电源时应分别采用滤波电路
缝隙的ESD问题
• 缝隙的ESD问题的解决方法：
对缝隙PCB板裸露的金属部分贴绝缘膜，使静电在这些部 位无法放电； 更改缝隙的结构，可以通过将缝隙设置成倒挂槽增加静电 的放电距离，使其不放电； 在缝隙处注入绝缘材料，是静电无法通过，不能对内部的 PCB板进行放电； 将缝隙用铜箔或铝箔贴住，并将其用尽可能短的出现连接 到大地；
接地技术
• 常用的接地方法实例
滤波器良好接地 滤波器的接地线是否尽可能短；金属外壳的滤波器的接地最好直接通 过其外壳和地之间的大面积搭接。
接地技术
• 时钟源外壳Biblioteka Baidu地 晶体外壳应该接地处理；晶振的接地脚应该接地；而且应选取比较干 净靠近时钟源的地接地
晶振
PCB
GND
接地技术
• 显示屏的金属外壳应接地 • 开关管或IC的散热片应接地
ESD问题
• ESD容易出现问题的部位 接口连接处ESD问题 面板按钮ESD问题 缝隙的ESD问题
ESD问题
• ESD问题的解决方法
ESD问题一般采用两种方式 疏导： 快速泄放掉静电电流；或是其通过的路径尽量避开相关的 敏感器件或线路； 围堵： 通过相应的措施使静电放电电流尽量不产生，相关的敏感 器件或线路感受不到静电干扰
注意适当的选取R（R可以是单独的电阻，电感或磁珠，也可以是排 阻，排感或排磁珠）和C1,C2,C3,…的值；
接地技术
• 单点接地（串联单点接地和并联单点接地）
1
2
3
1
I1
I2
I3
A
I2
A R2 B R3 C
I1
R1
2
3
B C
I3
串联单点接地 优点：简单 缺点：公共阻抗耦合
并联单点接地 优点：无公共阻抗耦合 缺点：接地线过多
Bead
VCC
电容
常用的滤波电路实例
• 晶振的电源滤波设计
采用磁珠＋大电容＋高频电容的滤波方式给晶体进行滤波
电容
BEAD
R
GND
晶振
GND
常用的滤波电路实例
• 时钟信号的滤波电路
注意适当的选取R（R可以是电阻，电感或磁珠）和C1，C2的值； GND尽量选取最靠近芯片的地
常用的滤波电路实例
• 常用的信号线或排线的滤波电路
接口连接处ESD问题
• 对接口连接处进行静电测试时， 连接线极易产生静电电流，通 常采用如下方式：
1、采用TVS管进行静电抑制 （TVS管为瞬态抑制二极管），并 使用限流电阻进行限流，如右图所 示；
2，选用抗静电能力较强的接口 芯片
连接 器
TVS管
Ω
U9 75176
PGND
面板按钮ESD问题
• 面板按键ESD解决方法：
接口连接处ESD问题
• 接口连接处一般都由金属外壳造成，常用的解决 方法如下：
1、保证连接器的金属外壳和设备的金属外壳良好接 触，使静电电流直接从设备外壳泄放到大地上， 可以采用导电布、锯齿簧片等屏蔽材料来保证连 接器的外壳和设备外壳良好搭接；
2、避免复位信号电路（线）、片选信号线以及控制
信号电路等敏感电路靠近接口连接器。
问题出现 后
问题出现 前
EMC整改 EMC设计
EMC问题定位
• 整改的前提是定位，没有定位过程的整改就像无头的苍蝇 一样到处乱撞，只有找到了问题所在，才能采用相应的 EMC措施，这样可以做到事半功倍
• 定位有两种手段：一种是直觉判断，需要完全依靠工程师 积累的EMC经验来判断，另一种是比较测试，依靠测试仪 器和EMC经验的结合来对问题进行详细的定位判断。
接地技术
• 多点接地（丛多个不同的点接地）
电路1
R1 L1
电路2
R2 L2
电路3
R3 L3
• 混合接地
安全接地
接地技术
地电流 地环路电流
Rs ~ Vs
Rs ~ Vs
安全接地
接地技术
• 接地追求的效果
尽可能营造信号电流流回信号源的地阻抗路径； 使地电流所形成的地环路面积尽可能的小
I1
I2
信号流
地环路
EMC整改及PCB设计
EMC问题
• 电磁兼容性(EMC)
• EMC定义：在同一电磁环境中，设备能够不因为 其他设备的干扰影响正常工作，同时也不对其他 设备产生影响工作的干扰。
• EMC三要素，缺少任何一个都构不成EMC问题。
干扰源
干扰途径
敏感设备
EMC整改方法
• EMC整改定义 是指产品在功能调试或EMC测试过程中出 现问题后所采取的弥补手法。
通常来说，开关管和IC的散热片是噪声源，保持 其正确良好的接地可以抑制干扰 • 隔离变压器（光隔离器）应选择正确的接地 • 悬空屏蔽线缆的金属外壳应选择大面积的接地 • 各模块之间的地应保持良好的搭接
屏蔽技术
• 电磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量: SE = 20 lg ( E1/ E2）
屏蔽前的场强E1
4 面板的金属边通过最短的路径接到电源的大地，尽可能地是电流通 过地泻放到大地；
5 在面板上增加一层透明绝缘高绝缘的材料来隔绝； 6 用TVS管或是电容对按键所在的线路进行处理； 7 改变面板下信号线的走线方式或在信号线上加上磁环
屏蔽后的场强E2
屏蔽技术
• 屏蔽的类型：
结构屏蔽（屏蔽罩，金属壳） 电缆的屏蔽（屏蔽线） 缝隙的屏蔽（金属丝网衬垫，导电橡胶，导电泡 棉） 外壳的屏蔽（喷导电漆，贴铜箔铝箔）
屏蔽技术
• 屏蔽的注意事项：
相同材质，厚度较厚的较好； 相同厚度，双层编织 好于单层编织；铜箔好于铝 箔； 缝隙之间的衬垫必须保持良好的搭界； 如果屏蔽层搭界时，务必将搭界处的绝缘漆打磨 掉，再来屏蔽缝隙
EMC常见整改方法
• 干扰滤波技术
切断干扰沿信号线或电源线传播的路径
• 电磁屏蔽技术
切断干扰沿信号线或电源线传播的路径
• 地线干扰与接地技术
通过改善信号的回流环路降低其所产生的干扰
• 其它方式
通过改变干扰源的强度或频率来降低干扰
EMC常见问题的类型
• RE(辐射)问题 • ESD（静电）问题 • CI（传导抗扰度）问题
RE整机定位
信号电缆定位
屏蔽定位
常见的滤波器
电源滤波器
差模电容
共模扼流圈
共模电容
共模滤波电容受到漏电流的限制
常见的滤波器
• 常用的信号线滤波器
实际干扰电流路径
滤波器接地阻抗
常用的滤波电路实例
• 芯片的电源必须有滤波
总线驱动和接收芯片的电源必须有良好的滤波电路，具体芯片： – CPU， Flash， SDRAM 不同的IC使用同一电源时应分别采用滤波电路
缝隙的ESD问题
• 缝隙的ESD问题的解决方法：
对缝隙PCB板裸露的金属部分贴绝缘膜，使静电在这些部 位无法放电； 更改缝隙的结构，可以通过将缝隙设置成倒挂槽增加静电 的放电距离，使其不放电； 在缝隙处注入绝缘材料，是静电无法通过，不能对内部的 PCB板进行放电； 将缝隙用铜箔或铝箔贴住，并将其用尽可能短的出现连接 到大地；
接地技术
• 常用的接地方法实例
滤波器良好接地 滤波器的接地线是否尽可能短；金属外壳的滤波器的接地最好直接通 过其外壳和地之间的大面积搭接。
接地技术
• 时钟源外壳Biblioteka Baidu地 晶体外壳应该接地处理；晶振的接地脚应该接地；而且应选取比较干 净靠近时钟源的地接地
晶振
PCB
GND
接地技术
• 显示屏的金属外壳应接地 • 开关管或IC的散热片应接地
ESD问题
• ESD容易出现问题的部位 接口连接处ESD问题 面板按钮ESD问题 缝隙的ESD问题
ESD问题
• ESD问题的解决方法
ESD问题一般采用两种方式 疏导： 快速泄放掉静电电流；或是其通过的路径尽量避开相关的 敏感器件或线路； 围堵： 通过相应的措施使静电放电电流尽量不产生，相关的敏感 器件或线路感受不到静电干扰
注意适当的选取R（R可以是单独的电阻，电感或磁珠，也可以是排 阻，排感或排磁珠）和C1,C2,C3,…的值；
接地技术
• 单点接地（串联单点接地和并联单点接地）
1
2
3
1
I1
I2
I3
A
I2
A R2 B R3 C
I1
R1
2
3
B C
I3
串联单点接地 优点：简单 缺点：公共阻抗耦合
并联单点接地 优点：无公共阻抗耦合 缺点：接地线过多
Bead
VCC
电容
常用的滤波电路实例
• 晶振的电源滤波设计
采用磁珠＋大电容＋高频电容的滤波方式给晶体进行滤波
电容
BEAD
R
GND
晶振
GND
常用的滤波电路实例
• 时钟信号的滤波电路
注意适当的选取R（R可以是电阻，电感或磁珠）和C1，C2的值； GND尽量选取最靠近芯片的地
常用的滤波电路实例
• 常用的信号线或排线的滤波电路
接口连接处ESD问题
• 对接口连接处进行静电测试时， 连接线极易产生静电电流，通 常采用如下方式：
1、采用TVS管进行静电抑制 （TVS管为瞬态抑制二极管），并 使用限流电阻进行限流，如右图所 示；
2，选用抗静电能力较强的接口 芯片
连接 器
TVS管
Ω
U9 75176
PGND
面板按钮ESD问题
• 面板按键ESD解决方法：
接口连接处ESD问题
• 接口连接处一般都由金属外壳造成，常用的解决 方法如下：
1、保证连接器的金属外壳和设备的金属外壳良好接 触，使静电电流直接从设备外壳泄放到大地上， 可以采用导电布、锯齿簧片等屏蔽材料来保证连 接器的外壳和设备外壳良好搭接；
2、避免复位信号电路（线）、片选信号线以及控制
信号电路等敏感电路靠近接口连接器。
问题出现 后
问题出现 前
EMC整改 EMC设计
EMC问题定位
• 整改的前提是定位，没有定位过程的整改就像无头的苍蝇 一样到处乱撞，只有找到了问题所在，才能采用相应的 EMC措施，这样可以做到事半功倍
• 定位有两种手段：一种是直觉判断，需要完全依靠工程师 积累的EMC经验来判断，另一种是比较测试，依靠测试仪 器和EMC经验的结合来对问题进行详细的定位判断。
接地技术
• 多点接地（丛多个不同的点接地）
电路1
R1 L1
电路2
R2 L2
电路3
R3 L3
• 混合接地
安全接地
接地技术
地电流 地环路电流
Rs ~ Vs
Rs ~ Vs
安全接地
接地技术
• 接地追求的效果
尽可能营造信号电流流回信号源的地阻抗路径； 使地电流所形成的地环路面积尽可能的小
I1
I2
信号流
地环路
EMC整改及PCB设计
EMC问题
• 电磁兼容性(EMC)
• EMC定义：在同一电磁环境中，设备能够不因为 其他设备的干扰影响正常工作，同时也不对其他 设备产生影响工作的干扰。
• EMC三要素，缺少任何一个都构不成EMC问题。
干扰源
干扰途径
敏感设备
EMC整改方法
• EMC整改定义 是指产品在功能调试或EMC测试过程中出 现问题后所采取的弥补手法。
通常来说，开关管和IC的散热片是噪声源，保持 其正确良好的接地可以抑制干扰 • 隔离变压器（光隔离器）应选择正确的接地 • 悬空屏蔽线缆的金属外壳应选择大面积的接地 • 各模块之间的地应保持良好的搭接
屏蔽技术
• 电磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量: SE = 20 lg ( E1/ E2）
屏蔽前的场强E1