PCB影响辐射骚扰超标之分析_郭正铭

1 前言

电磁兼容性是电子电器产品一项非常重要的质量指标。它不仅关系到产品本身的工作可靠性和使用安全性，而且还可能影响其它设备和系统的正常工作，关系到电磁环境和保护问题等。

2 PCB 中的EMC

在设备或系统设计的初始阶段,要先明确产品要通过的测试标准要求,以此做为EMC 设计的最终目的,同时从多方面进行电磁兼容设计考虑，把电磁兼容的大部分问题解决在设计定型之前,可得到最高的效费比。如果等到生产阶段再去解决，非但在技术上带来很大的难度,而且会造成人力、财力和时间的极大浪费。

图1是EMC 设计的效费比图表。

摘要：本文就通过信息产品的PCB LAYOUT 的电源布局不合理而引起的产品辐射骚扰测试超标现象,逐一发现、分析、解决之辐射骚扰超标的问题,然后提出改正之方法并且加以验证之。最后对以上之现象加以综述,并且对将来类似产品的PCB LAYOUT 提出了建议及见解。

Abstract：This paper makes a discussion on the EMC design rules of power layout by a radiation failure case, then one by one, to find, analyze, and solve the problem of radiation failure, and then make corrections and verification. Finally, the article sums up the above phenomenon and puts forward recommendations and opinions for PCB LAYOUT of similar products in the future.关键词：电磁兼容性；辐射骚扰；印制电路板；电磁干扰

Key words：Electromagnetic Compatibility(EMC)；radiated disturbance；PCB；electromagnetic interference

PCB 影响辐射骚扰超标之分析

Analysis of the Reason for PCB Impact on Radiated Disturbance Outside the Standard

文 | 四川省电子产品监督检验所

郭正铭

中国赛宝（四川）实验室

从图1可以看出,如果前期考虑的很多EMC 措施的话，包括从产品的结构、电路原理图、PCB、软件等多方面的EMC 措施,那这个产品就可能很顺利通过各种标准的EMC 测试,节约了上市时间和产品成本,而且也提高了产品的可靠性。

首先咱们先了解一下EMC 相关的信息,电磁兼容

EMC 的定义

: 很多设备或系统在同一个电磁环境中都能

图1 EMC 设计的效费比图表

上海祥峰信息技术有限公司 王永峰 总装重庆军代局驻一五七军代室 赵万春

正常工作并且不对该环境中的其它系统构成不能承受的电磁骚扰。

EMC现象发生，要满足三个条件：干扰源、干扰途径、接受体，三者缺一不可，所以一般在处理EMC超标问题时,都是从这三方面找原因。处理好其中一个因素，那就解决了EMC的问题。无论从产品结构方面，还是从电路原理图及PCB等方面，都是基于这个思想来考虑的。

产品电磁兼容性测试过程中，发现很多产品在设计过程中没有考虑其电磁兼容性要求，往往最后经过多次修改后才面勉强通过。探究其中关键问题，就是很多产品设计只注重性能，而在设计过程中忽视了电磁兼容的问题，导致产品最后电磁兼容不符合要求；从而使推向市场速度缓慢并增加更高的成本。特别是PCB中电源和地布局是否合理对产品的电磁兼容性的影响相当大。

在PCB设计中，布线是完成产品设计的重要步骤， 在整个PCB中，以布线的EMC设计过程限定最高，技巧最细、工作量最大。 如果能从板子里面考虑EMC周到的话,可以说几乎解决了产品的一半的EMC现象发生。可以从下面几个因素来考虑:

2.1 电源、地线的处理

在整个PCB板中的布线过程中，如果由于电源、 地线的考虑不周全而引起的干扰，会使产品的性能下降，所以对电源、 地线的布线要认真对待，把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度，以保证产品的质量。

可以通过下面措施来处理：

（1）在电源、地线之间加滤波电容。

（2）尽量加宽电源、地线宽度。

（3）多层PCB中,电源层和地层要满足20H原则。

2.2 数字电路与模拟电路的共地处理

数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强，对信号线来说，高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件，所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题，而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的，它们之间互不相连，只是在PCB与外界连接的接口处（如插头等），数字地与模拟地有一点短接。

2.3 信号线布在电（地）层上

在多层印制板布线时，在信号线层没有布完的线，再多加层数就会造成浪费，成本也相应增加了，为解决这个矛盾，可以考虑在电（地）层上进行布线。首先应考虑用电源层，其次才是地层。因为最好是保留地层的完整性。

2.4 大面积导体中连接腿的处理

在接地或者接电中，元器件的腿与其连接，对连接脚的处理需要进行综合的考虑，元件腿的焊盘与铜面满接为好，最好做成十字花焊盘，可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少。

2.5 设计规则检查（DRC）

布线设计完成后，需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求，一般检查有如下几个方面：（1）线与线，线与元件焊盘，线与贯通孔，元件焊盘与贯通孔，贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理。

（2）模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的。

（3）对于关键的信号线是否采取了最佳措施,是否考虑到EMC措施。

（4）电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合,电源是否就近供电。

（5）多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，是否满足20H原则。

3 实例分析

下面就是一个信息产品的PCB布线不合理导致辐射超标案例来分析之以上理论。

3.1 发现问题

某IT产品在对其辐射骚扰测试时,发现辐射骚扰测试结果超出了EN 55022(GB 9254) Class B标准要求限值，图2和图3分别为该产品在天线垂直极化和水平极化的测试结果。

3.2 分析问题

经过对该产品资料进行分析（该产品的PCB是四层