一前言

在當(dāng)今高密度電子設(shè)計(jì)中，電磁兼容性（EMC）已成為決定產(chǎn)品成敗的關(guān)鍵指標(biāo)。其中，輻射測(cè)試作為EMC評(píng)估的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，其測(cè)試結(jié)果與PCB回路設(shè)計(jì)質(zhì)量密切相關(guān)。優(yōu)化回路設(shè)計(jì)不僅能有效抑制輻射干擾，更能將產(chǎn)品研發(fā)周期縮短30%以上，顯著降低后期整改成本。

本文將結(jié)合典型工程案例，揭示那些鮮為人知的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)與優(yōu)化技巧。

二案例背景

客戶產(chǎn)品為一款車載顯示屏，客戶在進(jìn)行CISPER 25-CLASS3等級(jí)傳導(dǎo)測(cè)試中出現(xiàn)在50MHz附近出現(xiàn)包絡(luò)超標(biāo)情況，數(shù)據(jù)如下圖：

圖1 產(chǎn)品傳導(dǎo)測(cè)試數(shù)據(jù)

按照我們測(cè)試的經(jīng)驗(yàn)，出現(xiàn)包絡(luò)超標(biāo)第一時(shí)間想到有可能是DC-DC電源導(dǎo)致,我們?cè)僮屑?xì)看數(shù)據(jù)中不是標(biāo)準(zhǔn)的“鼓包”，而是很多“細(xì)針”組成的包絡(luò)，把超標(biāo)區(qū)域放大，我們可以看到數(shù)據(jù)是由有規(guī)律“細(xì)針”構(gòu)成，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)點(diǎn)確認(rèn)后，發(fā)現(xiàn)該“細(xì)針”頻率為500KHz，結(jié)合產(chǎn)品DC-DC電源的頻率，我們基本可以鎖定確認(rèn)為該產(chǎn)品的一級(jí)電源的開(kāi)關(guān)頻率。

圖2 放大后的測(cè)試數(shù)據(jù)

三整改過(guò)程

1.檢查原理圖

在知道問(wèn)題點(diǎn)后，對(duì)客戶原理圖進(jìn)行檢查，首先檢查客戶原理圖上一級(jí)電源的濾波電路，發(fā)現(xiàn)客戶無(wú)論是電源芯片電源輸入端的去耦電容以及芯片SW輸出的吸收電路以及高頻電容、BOOT引腳中串聯(lián)的RC電路等，都有設(shè)計(jì)在電路之中。電源濾波電路設(shè)計(jì)合理且全面，理論上以及不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)超標(biāo)情況，需要進(jìn)一步分析。

2.檢查PCB

原理圖沒(méi)有問(wèn)題，那問(wèn)題有可能和PCB有關(guān)。進(jìn)一步檢查客戶的PCB，濾波電路的回路都是遵循高頻噪聲回路面積最小原則，也沒(méi)有太大問(wèn)題。直到檢查客戶背面PCB，有一根電源長(zhǎng)走線非常不合理，如下圖：

圖3 電源長(zhǎng)走線設(shè)計(jì)不合理

這樣的長(zhǎng)走線有兩個(gè)問(wèn)題：

（1）長(zhǎng)走線形成天線，噪聲容易通過(guò)天線耦合；

（2）長(zhǎng)走線強(qiáng)行把PCB地分割，導(dǎo)致回路變大。

針對(duì)前面兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行整改：

（1）在電源長(zhǎng)走線增加電容和磁珠濾波，減小天線效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)作用不大，說(shuō)明問(wèn)題更有可能是回路變大導(dǎo)致。

（2）用銅箔多點(diǎn)跨接被電源長(zhǎng)走線分割的GND，優(yōu)化回路，效果明顯改善，數(shù)據(jù)如下圖：

圖4 整改后數(shù)據(jù)

四總結(jié)

在EMC問(wèn)題中，不僅要重視原理圖的濾波設(shè)計(jì)，更要注重PCB的布局布線，特別是控制好信號(hào)回路。這樣能有效降低噪聲能量，從而規(guī)避潛在問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)事半功倍的效果。