EMC辐射骚扰整改,两天时间把主控芯片加屏蔽罩、晶振做包地、电源输入加滤波器,能想到的招全上了,测出来骚扰还是超。再三确认每一步都做到位了,最后用近场探头顺着板子扫了一遍,发现在一根排线附近场强最高。换了这根排线的走向,骚扰直接降了10dB。
排线是EMC辐射里最容易被忽略的天线。板子上走线做了完整的地铺铜和滤波,但只要有一根没处理的排线悬空,整块板的辐射努力全白费。
排线为什么是辐射大户排线本质上是单根或数根悬空的导体,长度从几厘米到几十厘米不等。如果排线上传输的是高速信号或者开关电源的PWM波形,这个导体就相当于一根不等效的天线,把内部的高频能量辐射出去。而且排线的阻抗一般不可控,走线长且平行,信号完整性也差。
很多人在Layout阶段把排线接口放在了板边,以为出去就没事了。实际上排线接口本身就是连接器,过孔、焊盘、金手指整段走下来,恰恰是辐射效率最高的那段。

磁珠加在排线接口处。在排线入口处串联一颗适当频率的共模磁珠,能有效抑制排线上共模电流的辐射。选型时注意看共模阻抗曲线,优先选在骚扰频段阻抗高的型号。
排线外套铁氧体夹。对已经很长的排线,在中间位置加铁氧体夹,让高频电流在铁氧体里被吸收掉,效果比加在接口处更明显。
控制排线长度和层叠。排线越短越好,这是最直接的办法。如果必须用长排线,优先选阻抗可控的带状线结构排线,信号线和地线分层紧耦合,而不是两根线平行架空。
排线接地端就近接地。很多排线有一根专门的地线,但这根地线绕了一大圈才回到主板地。把它就近接地,让排线上的回流路径最短,高频辐射会明显下降。
【注意】很多人整改时给排线加了屏蔽,结果骚扰反而更大了——屏蔽层没有360度良好接地,只在两端点接地,高频下反而形成了寄生电容,引入新的辐射环路。屏蔽排线的屏蔽层必须每厘米一个过孔接地,或者用接地排针密集接地。
快速定位排线辐射的方法用近场探头在板子表面扫一遍是定位辐射源最有效的手段,但有几个细节:
扫的时候先让板子在正常工作状态,不要空载跑待机程序,骚扰往往在高速数据交换时才明显。
扫到排线附近场强高,不要急着改线,先确认一下是不是排线本身在辐射,还是排线连接的那段板上走线。把排线拔掉测一次,拔掉后辐射降下来,就确认是排线问题;拔掉后还是超标,那板子本身的走线和器件才是主要辐射源。
实战经验:一款工业控制主板,辐射骚扰在200MHz-400MHz超标,加屏蔽罩和滤波器效果不明显。最后发现主板和面板之间的FFC排线,长度超过20cm且没有任何滤波措施,直接从主控GPIO连到面板。用磁珠夹夹在排线中部,200MHz以上骚扰直接掉了8dB。排线这个变量经常被忽略,但它可能就是你EMC超标的唯一元凶。
EMC整改时,排线应该作为独立变量单独排查——先确认排线是不是辐射源头,再针对性处理,比一股脑全上手段然后靠猜测有效得多。

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