PCB板EMC整改方法資料.ppt

1、EMC 培訓(xùn)材料,EMC整改方法,Jack Pan,何為EMC整改？,EMC整改定義 是指產(chǎn)品在功能調(diào)試或EMC測(cè)試過程中出現(xiàn)問題后所采取的彌補(bǔ)手法。 EMC整改與EMC設(shè)計(jì)的差異,問題出現(xiàn)后,EMC整改,問題,運(yùn)用EMC手法抑制潛在,使問題不出現(xiàn),輻射發(fā)射問題整改方法,RE問題整改,RE問題定位概述,整改的前提是定位，沒有定位過程的整改就像無頭的蒼蠅一樣到處亂撞，有的時(shí)候即使問題搞定了，工程師們也不知道哪些整改措施是必須的，哪些是多余的（帶來附加成本）； 定位有兩種手段：一種是直覺判斷，需要完全依靠工程師積累的EMC經(jīng)驗(yàn)來判斷，另一種是比較測(cè)試，依靠測(cè)試儀器和EMC經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合來對(duì)問題進(jìn)行詳細(xì)

2、的定位判斷。,RE超標(biāo)之整機(jī)定位詳細(xì)流程,測(cè)量超標(biāo)（臨界）點(diǎn)，作參考值,有信號(hào)電纜,無電纜（如電池供電設(shè)備）,合格,不合格,只有電源電纜,無效果,不合格,拔掉所有電纜,合格,在電源線上增加磁環(huán),檢查機(jī)箱屏蔽,完成,有效果,合格,不合格,電纜有問題,解決電纜共模電流,設(shè)備聯(lián)上所有電纜,處理濾波器（電路），消除共模電流,電源電纜導(dǎo)致輻射超標(biāo)定位子流程,靈活應(yīng)用鐵氧體磁環(huán),合格,檢查濾波器安裝或?yàn)V波電路的走線,100MHz以上,定制寬帶濾波器,無效果,有效果,重新安裝濾波器或設(shè)計(jì)濾波電路地線和輸入輸出走線,不合格,選擇高頻性能較好的濾波器,30100MHz,不合格,更換濾波器或?yàn)V波器件參數(shù),信號(hào)電纜

3、導(dǎo)致輻射超標(biāo)定位子流程,連上某根電纜,輻射 增強(qiáng),輻射無增強(qiáng),100MHz以上,套上鐵氧體磁環(huán),100MHz以上,繞1 3匝,饋通型,無明顯 改善,不可濾波,可濾波,有改善 仍不合格,增加一個(gè)磁環(huán),100MHz以下,100MHz以下,PCB安裝型,使用或改善屏蔽電纜,采用濾波或屏蔽電纜,不合格,屏蔽體泄漏定位子流程,縫隙,孔洞,檢查襯墊,襯墊安裝,設(shè)法密封縫隙,襯墊質(zhì)量,內(nèi)部結(jié)構(gòu),有襯墊,無襯墊,仍有泄漏,無泄漏,完成,輻射源是否在孔洞附近,重新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使兩者遠(yuǎn)離,縮小孔洞尺寸或用截止波導(dǎo),磁場(chǎng),電場(chǎng),整改方法,常見測(cè)試頻譜的整改方法,排除外界因素,將被測(cè)設(shè)備關(guān)電，確認(rèn)背景噪聲是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要

4、求（標(biāo)準(zhǔn)要求電波暗室的背景噪聲在限值線以下6dB）。 確認(rèn)測(cè)試布置是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。,寬帶噪聲抑制方法,譜線問題描述：30300MHz頻段內(nèi)出現(xiàn)寬帶噪聲超標(biāo)，如下圖： 問題定位：一般由電源或地噪聲輻射引起。 問題整改：通過在電源線上增加去耦磁環(huán)（可開合）進(jìn)行驗(yàn)證，如果有改善則說明和電源線有關(guān)系，采用以下整改方法：,濾波器是否良好接地,如果設(shè)備有一體化濾波器，檢查濾波器的接地是否良好，接地線是否盡可能短； 建議：金屬外殼的濾波器的接地最好直接通過其外殼和地之間的大面積搭接。,濾波器或?yàn)V波電路的輸入輸出是否隔離,檢查濾波器的輸入、輸出線是否互相靠近。,濾波器,輸入,輸出,模塊,PCB,適當(dāng)調(diào)整濾波

5、器件參數(shù),適當(dāng)調(diào)整X/Y電容的容值、差模電感及共模扼流圈的感量； 需要注意的是：調(diào)整Y電容時(shí)要注意安全問題； 改變參數(shù)可能會(huì)改善某一段的輻射，但是卻會(huì)導(dǎo)致另外頻度變差，所以需要不斷的試，才能找到最好的組合。,適當(dāng)增大觸發(fā)極上的電阻值,如果設(shè)備使用開關(guān)電源，適當(dāng)增大觸發(fā)極上的電阻值不失為一個(gè)好辦法； 在上圖中增加兩個(gè)電容也可以有效減小共模開關(guān)噪聲；,PWM電路,R,減小開關(guān)電源內(nèi)的回路面積,開關(guān)電源板在PCB布線時(shí)一定要控制好各回路的回流面積，可以大大減小差模輻射。,差,好,單層板或雙層板中電源走線的處理,電源線,地,電容,L,增加電容為電源去耦；,多層板中電源平面層的處理,要求電源平面和地平面

6、緊鄰；,地層,電源層,電源連接器插針定義是否符合要求,檢查設(shè)備的板間電源連接器的插針定義。,非屏蔽設(shè)備內(nèi)電源線的處理,在電源線上套磁環(huán)進(jìn)行比對(duì)驗(yàn)證，以后可以通過在單板上增加共模電感來實(shí)現(xiàn)，或者在電纜上注塑磁環(huán)。,非屏蔽機(jī)箱,磁環(huán),結(jié)構(gòu)屏蔽設(shè)備的電源線處理,圖中的L長(zhǎng)度有要求；,結(jié)構(gòu)屏蔽設(shè)備的孔縫泄漏,屏蔽設(shè)備內(nèi)部，孔縫附近是否有干擾源。 結(jié)構(gòu)件搭接處是否噴有絕緣漆，采用砂布將絕緣漆擦掉，作比較試驗(yàn)。,系統(tǒng)接地線同樣可能引起寬帶噪聲,檢查接地螺釘是否噴有絕緣漆；,系統(tǒng)接地線,X,屏蔽體內(nèi)部,獨(dú)立窄帶尖蜂噪聲抑制方法,譜線問題描述：全頻段內(nèi)出現(xiàn)間隔均勻的窄帶尖蜂群噪聲（如下圖）或單立尖蜂噪聲。 問

7、題定位：如果是均勻的窄帶尖蜂群噪聲，計(jì)算其間隔頻率差是多少，這個(gè)頻率差可能就是其輻射源的基頻；如果是單立的尖蜂噪聲，則看看這個(gè)尖蜂噪聲和單板上的時(shí)鐘頻率是否有倍頻關(guān)系。 問題整改：有針對(duì)性的處理確定的目標(biāo)時(shí)鐘源。,時(shí)鐘源外殼是否接地,在PCB板上： 晶體外殼應(yīng)該接地處理； 晶振的接地腳應(yīng)該接地；,時(shí)鐘輸出匹配設(shè)計(jì),時(shí)鐘的輸出根據(jù)信號(hào)質(zhì)量的要求使用始端匹配，適當(dāng)變緩時(shí)鐘沿，減小發(fā)射。 需要注意的是，使用時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器時(shí)，時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)的時(shí)鐘輸出同樣需要匹配。,時(shí)鐘源的電源濾波設(shè)計(jì),采用磁珠大電容高頻電容的濾波方式給時(shí)鐘源進(jìn)行濾波；,GND,晶振,R,BEAD,GND,電容,時(shí)鐘源是否遠(yuǎn)離任何連接器（插座）

8、,時(shí)鐘源應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離外出接口以及結(jié)構(gòu)開孔附近。,PCB板上時(shí)鐘走線遠(yuǎn)離連接器（插座）,對(duì)于結(jié)構(gòu)屏蔽設(shè)備，單板上時(shí)鐘走線應(yīng)遠(yuǎn)離單板上的外出接口和結(jié)構(gòu)孔縫；,單層板或雙層板上時(shí)鐘線的處理,單層板或雙層板上的時(shí)鐘建議盡可能在時(shí)鐘線的兩側(cè)包地線，條件不允許，也應(yīng)該使時(shí)鐘線和地線緊鄰走線，即時(shí)鐘線的一側(cè)起碼有地線，以減小時(shí)鐘線的回流面積，減小差模輻射。,PCB,包地線,包地線,時(shí)鐘源,多層板上時(shí)鐘線的處理,時(shí)鐘線走內(nèi)層；,是否存在信號(hào)線跨其回流平面分割帶,跨分割會(huì)使得信號(hào)回路面積增大，如下圖比較；,時(shí)鐘源是否盡可能靠近其負(fù)載,如下圖，時(shí)鐘源靠近負(fù)載的目的是使時(shí)鐘走線即可能短；,時(shí)鐘走線的粗細(xì)是否存在跳變

9、,時(shí)鐘線的粗細(xì)跳變會(huì)導(dǎo)致時(shí)鐘信號(hào)出現(xiàn)阻抗失配問題，使時(shí)鐘波形產(chǎn)生畸變，引起EMI問題；,時(shí)鐘線換層的處理,在多層板和雙層板中，時(shí)鐘線往往要換層，這時(shí)要求時(shí)鐘線的換層過孔附近必須有地層過孔存在，原因是：時(shí)鐘線在換層后其回流平面也換層了，在時(shí)鐘換層過孔附近設(shè)置地過孔可以有效的減小其信號(hào)回流面積。,時(shí)鐘源或時(shí)鐘走線是否靠近屏蔽結(jié)構(gòu)孔縫,如下圖，檢查是否有時(shí)鐘源或者時(shí)鐘走線靠近結(jié)構(gòu)開孔（縫），可以采用在孔縫上使用屏蔽材料（如導(dǎo)電布）的方法作測(cè)試比較。,結(jié)構(gòu)屏蔽設(shè)備的孔縫泄漏確定,對(duì)于結(jié)構(gòu)屏蔽設(shè)備，孔縫處理不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致很大的輻射泄漏，嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)徹底破壞結(jié)構(gòu)的屏蔽效能。定位結(jié)構(gòu)上哪處泄漏的方法有： 使用頻

10、譜儀和近場(chǎng)探頭沿結(jié)構(gòu)孔縫處進(jìn)行掃描，確定泄漏點(diǎn)； 在暗室內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)和改變天線極化方式，尋找輻射最大時(shí)的轉(zhuǎn)臺(tái)角度以及天線的極化狀態(tài)，并保持住，再進(jìn)行處理。 找到影響最大的泄漏縫（孔）后，采用簧片或?qū)щ姴嫉绕帘尾牧线M(jìn)行處理，或者檢查此處結(jié)構(gòu)搭接是否有噴漆等不良因素。,接口輻射之接口電路設(shè)計(jì),通過插拔電纜或在電纜上加可開合的磁環(huán)比較測(cè)試結(jié)果來確定是否有接口輻射引起超標(biāo)； 對(duì)于無隔離器件的接口（如串口），其外出信號(hào)線處設(shè)置接地橋，以保證其信號(hào)回流。,接口輻射之屏蔽電纜處理,屏蔽電纜的屏蔽效果取決于以下幾個(gè)環(huán)節(jié)： 電纜屏蔽層和電纜lead的360度搭接； 電纜屏蔽層的類型（編織屏蔽比錫箔屏蔽要好）；,時(shí)

11、鐘等關(guān)鍵信號(hào)插針定義處理,無論是設(shè)備外出時(shí)鐘信號(hào)還是產(chǎn)品內(nèi)部的板間時(shí)鐘信號(hào)，其連接器插針定義一定要為：GNDCLKGND的模式。 能用同軸線走時(shí)鐘最好，且要保證同軸頭外殼的良好接地。,高密集型尖蜂群噪聲的抑制方法,譜線問題描述：在某些頻段內(nèi)出現(xiàn)無任何規(guī)律可尋的高密集型尖蜂群噪聲（如下圖）。 問題定位：對(duì)于這些噪聲，單板上沒有任何時(shí)鐘頻率和其有關(guān)系，并且非常密集，一般來說屬于總線噪聲； 問題整改：有針對(duì)性的處理總線源。,總線是否有匹配,總線輸出建議采用始端輸出匹配電阻進(jìn)行匹配，可以有效減小總線輻射，注意匹配電阻靠近驅(qū)動(dòng)源放置；,總線驅(qū)動(dòng)和接收芯片的電源必須有濾波,總線驅(qū)動(dòng)和接收芯片的電源必須有良

12、好的濾波電路，具體芯片： CPU Flash SDRAM 等,VCC,電容,Bead,內(nèi)存條插座電源針必須有濾波電路,如下圖所示，因?yàn)椴遽槙?huì)導(dǎo)致阻抗失配，引起電源母線上的高頻阻抗存在，所以內(nèi)存條插座的電源管腳附近需要有電容濾波， 構(gòu)成一T型濾波電路，可以有效抑制內(nèi)存條的高頻噪聲，并且可以滿足內(nèi)存條的快速電流供電。,內(nèi)存,電源母線電感,插針電感,等效電路：,總線過孔處的地過孔設(shè)置是否合理,信號(hào)過孔附近無地過孔，回路面積變大,增加了地過孔，回路面積變小，輻射得到抑制,地過孔示意圖,上圖為信號(hào)線換層過孔附近無地過孔（過孔距離較遠(yuǎn)）的情況，桔黃色虛線為回流面積區(qū)，下圖為走線換層過孔附近有地過孔，可以看

13、出下圖較上圖有較小的信號(hào)回流面積，所以輻射能大大減小。,各種PCB上總線的處理,單層板上，總線簇兩側(cè)應(yīng)加包地線； 雙層板上，總線簇兩側(cè)加包地線或者另外一層（非總線所在層）的總線投影區(qū)域內(nèi)鋪接地銅皮； 多層板上，總線簇應(yīng)靠近完整地平面走線，最好走內(nèi)層。,所有信號(hào)走線是否存在寬度變化,走線粗細(xì)的跳變會(huì)導(dǎo)致信號(hào)出現(xiàn)阻抗失配問題，使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變，引起EMI問題；,輻射問題總結(jié),上述只是一些比較典型的輻射問題整改方法及定位流程，相對(duì)來說比較有效，但是要想徹底解決問題，還是需要在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段考慮充分的EMC設(shè)計(jì)，這樣才能夠預(yù)測(cè)到問題并防患于未然，特對(duì)對(duì)于一些產(chǎn)品測(cè)試階段是無法實(shí)施的對(duì)策，例如3W原則

14、等，必須在設(shè)計(jì)階段提前考慮到。,靜電問題整改方法,ESD問題,設(shè)備分類,解決ESD問題要對(duì)設(shè)備進(jìn)行分類，以做到不同類型設(shè)備不同處理方式： 一類設(shè)備：金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備，金屬外殼接大地。包括兩中情況： 一種是通過系統(tǒng)接地線接大地； 另一種是通過電源內(nèi)的PE線接大地。 二類設(shè)備：金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備，外殼不接大地。如MP3播放器等。 三類設(shè)備：塑膠結(jié)構(gòu)設(shè)備。,一類設(shè)備靜電問題處理,解決此類ESD問題原則：快速泄放靜電電流； 此類設(shè)備的靜電試驗(yàn)主要是針對(duì)設(shè)備的外殼、連接器外殼、指示燈、復(fù)位按鈕、撥碼開關(guān)、電源開關(guān)等部位進(jìn)行，所以在出現(xiàn)靜電問題時(shí)應(yīng)該針對(duì)這些地方進(jìn)行處理。,系統(tǒng)接地線接大地,通過電源PE接大地,外殼

15、放電問題之電流路徑確定,確定靜電泄放路徑，方法是將設(shè)備的外殼平鋪開，沿放電點(diǎn)到設(shè)備接地點(diǎn)畫直線，一般來說，這條直線就是靜電電流的泄放途徑；,放電點(diǎn),接地點(diǎn),放電點(diǎn),接地點(diǎn),檢查此條路徑是否“通暢”之一,是否存在結(jié)構(gòu)孔縫，導(dǎo)致靜電產(chǎn)生的場(chǎng)通過孔縫向設(shè)備內(nèi)部輻射； 解決方法：采用銅箔、鋁箔或?qū)щ姴紝⒋丝卓p“電堵住”進(jìn)行比較試驗(yàn)。,放電點(diǎn),接地點(diǎn),檢查此條路徑是否“通暢”之二,如果放電點(diǎn)和接地點(diǎn)在設(shè)備的不同結(jié)構(gòu)件部位（即兩個(gè)點(diǎn)不在一個(gè)完整的金屬體上），則檢查這兩個(gè)金屬件之間的電搭接是否良好，一般來說，需要關(guān)注搭接的地方是否大面積接觸，沒有噴絕緣漆。,不噴絕緣漆,接地點(diǎn),放電點(diǎn),泄放途徑附近是否有內(nèi)部

16、電纜,靜電電流泄放途徑附近是否存在設(shè)備內(nèi)走線，特別是當(dāng)放電路徑上存在結(jié)構(gòu)縫隙時(shí)，縫隙附近有信號(hào)線； 解決方法：1、改變此電纜的走線方式，遠(yuǎn)離放電途徑或放電途徑上的孔縫；2、在信號(hào)線上增加磁環(huán)，切斷靜電感應(yīng)的共模電流；,加濾波電容,加濾波電容,磁環(huán),泄放途徑附近是否有敏感電路,檢查泄放途徑附近是否存在敏感電路（如復(fù)位電路、控制電路、音視頻電路等），特別是泄放途徑中存在孔縫時(shí)，孔縫附近的敏感電路極易被靜電干擾； 解決方法：用屏蔽材料堵住孔縫；,設(shè)備接地端子是否作金屬化處理,如下圖所示，設(shè)備接地光通過螺釘?shù)穆菁y連接是不可靠的，應(yīng)該在落空四周作金屬化處理，金屬化區(qū)的面積和接地線的墊片大小一致即可，以保

17、證大面積搭接。,螺孔,金屬化區(qū),通過電源PE線接地的接地線長(zhǎng)度要求,下圖為設(shè)備俯視圖，箭頭為靜電電流的流向，可以看出，如果接地線在設(shè)備內(nèi)部長(zhǎng)度過長(zhǎng)將會(huì)導(dǎo)致靜電電流的輻射，干擾單板正常工作，所以建議PE線最好接在設(shè)備金屬殼的外表面，如果在內(nèi)表面建議長(zhǎng)度小于6cm。,設(shè)備內(nèi)部,接地螺釘,接口連接器靜電問題處理,下圖為俯視圖，靜電槍對(duì)連接器金屬外殼進(jìn)行放電時(shí)容易出現(xiàn)問題，原因是連接器的外殼一般都接在單板地上，從而靜電電流會(huì)流進(jìn)單板產(chǎn)生問題； 解決方法：1、保證連接器的金屬外殼和設(shè)備的金屬外殼良好接觸，使靜電電流直接從設(shè)備外殼泄放到大地上，可以采用導(dǎo)電布、鋸齒簧片等屏蔽材料來保證連接器的外殼和設(shè)備外殼

18、良好搭接；2、避免復(fù)位信號(hào)電路（線）、片選信號(hào)線以及控制信號(hào)電路等敏感電路靠近接口連接器。,接口信號(hào)的ESD防護(hù),在對(duì)接口連接器進(jìn)行放電時(shí)，連接器內(nèi)的插針極易耦合出靜電電流； 采取的措施：1、采用TVS管進(jìn)行靜電抑制（TVS管為瞬態(tài)抑制二極管），并使用限流電阻進(jìn)行限流，如下圖所示；2、選用抗靜電能力較強(qiáng)的接口芯片。,面板復(fù)位按鈕ESD問題處理,面板復(fù)位按鈕是靜電非常敏感的電路，可以采用以下兩種方法處理。 指示燈、撥碼開關(guān)電路的處理方式同。 此外，面板復(fù)位按鈕、撥碼開關(guān)以及指示燈在面板上的開孔應(yīng)盡可能小。,面板顯示屏、鍵盤ESD問題處理,對(duì)于這些部位的靜電問題，一般都是因?yàn)殪o電進(jìn)入了設(shè)備內(nèi)部，干

19、擾顯示和鍵盤控制電路導(dǎo)致問題產(chǎn)生，最好且最有效的辦法是在鍵盤、顯示屏的表面貼絕緣膜，使靜電在這些部位無法放電。對(duì)于絕緣膜方法無法實(shí)施的設(shè)備，建議在控制線上加磁環(huán)進(jìn)行靜電脈沖抑制。對(duì)于有屏蔽金屬絲網(wǎng)的顯示屏，金屬絲網(wǎng)要和結(jié)構(gòu)件良好搭接。,二類設(shè)備靜電問題處理,對(duì)于此類設(shè)備的ESD放電部位和一類設(shè)備一樣，包括設(shè)備的外殼、連接器外殼、指示燈、復(fù)位按鈕、撥碼開關(guān)、電源開關(guān)等部位，所以在出現(xiàn)靜電問題時(shí)應(yīng)該針對(duì)這些地方進(jìn)行處理。,外殼無接地設(shè)備,對(duì)設(shè)備外殼的放電,對(duì)于下圖中的情況，設(shè)備內(nèi)電路和金屬外殼無電連接，設(shè)備內(nèi)電路有電纜在遠(yuǎn)端接地； 處理方法：見下頁。,電路和機(jī)殼不連時(shí)， 二次放電產(chǎn)生的靜電電流路徑

20、,上頁情況的處理方法之一,有條件接地的設(shè)備；外殼接地并且要保證接地阻抗?。?和機(jī)殼連接,無法保證接地阻抗小的設(shè)備，其在外部接地的線和機(jī)殼相連。,上頁情況的處理方法之二,和機(jī)殼連接,對(duì)于無條件接地的設(shè)備，使其在外部接地的線和外殼相連。,對(duì)于無條件接地的設(shè)備，采用雙絞線的方式傳輸信號(hào)。,對(duì)設(shè)備外殼的放電,電路和機(jī)殼相連時(shí)， 產(chǎn)生的靜電電流路徑,對(duì)于下圖中的情況，設(shè)備內(nèi)電路和金屬外殼有電連接，設(shè)備內(nèi)電路有線在遠(yuǎn)端接地； 處理方法：見下頁。,上頁情況的處理方法之一,有條件接地的設(shè)備；外殼接地并且要保證接地阻抗小，無改善則去掉電路和外殼的連接,和機(jī)殼連接,無法保證接地阻抗小的設(shè)備，其在外部接地的線和機(jī)殼相連。無改善則去掉電路和外殼的連接，,上頁情況的處理方法之二,和機(jī)殼連接,對(duì)于無條件接地的設(shè)備，去掉電路和外殼的連接，且使其在外部接地的線和外殼相連。,對(duì)于無條件接地的設(shè)備，去掉電路和外殼的連接，采用雙絞線的方式傳輸信號(hào)。,接口連接器等部位放電問題,對(duì)于接口、復(fù)位按鈕、鍵盤以及顯示屏等部位的放電問題同一類設(shè)備；,三類設(shè)備靜電問題處理,絕緣外殼設(shè)備，靜電試驗(yàn)主要針對(duì)絕緣外殼（空氣放電）、金屬連接器的外殼（直接放電）、塑膠連接器的外殼（空氣放電），面板上的一些復(fù)位按鈕、撥碼開關(guān)以及指示燈等部位。,靜電槍,空氣放電頭,塑膠外殼,對(duì)設(shè)備絕緣外殼的空氣放電,解決此類問