电子产品认证检测中的EMC问题及其

1、国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 检测成就未来，检测成就品质检测成就未来，检测成就品质电子产品认证检测中的电子产品认证检测中的EMCEMC问题问题及其分析及其分析赵五芹赵五芹深圳计量院电子及电器产品检测中心深圳计量院电子及电器产品检测中心TelTel：0755-269417020755-26941702FaxFax8140755-26941529-814EmailEmail：电子产品认证中电子产品认证中, ,常出现的常出现的EMC问题问题一辐射不能满足实验的要求一辐射不能满足实验的要求二传导不能满足实验的要求二传导不能满足

2、实验的要求三静电不能满足实验的要求三静电不能满足实验的要求对对不能满足实验的测试项目不能满足实验的测试项目. .有两种办法进行去考虑有两种办法进行去考虑设计前期没有考虑、或者考虑不周设计前期没有考虑、或者考虑不周-事后补救事后补救( (整改整改) )设计前期考虑设计前期考虑EMCEMC问题问题-从源头做起从源头做起. .国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计量 质 量 检 测 研 究 院 一辐射不能满足实验的要求一辐射不能满足实验的要求辐射发射的原理辐射发射的原理电子电器设备在正常工作时，会同时向周围空间辐射骚扰电子电器设备在正常工作时，会同时向周围空间辐射骚扰导致产品的导致产品的EMI测

3、试通不过，在解决产品辐射发射问题，测试通不过，在解决产品辐射发射问题，需要了解发射的原因这样才能更好有效的解决问题需要了解发射的原因这样才能更好有效的解决问题一般产品的对外辐射干扰分为共模发射和差模发射一般产品的对外辐射干扰分为共模发射和差模发射国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 差模辐射何共模辐射场强计算公式差模辐射何共模辐射场强计算公式共模辐射场强：共模辐射场强： E =1.26 I L f / r其中：其中： I为共模电流强度；为共模电流强度；L为共模电流路径长度；为共模电

4、流路径长度；f为共模电流频为共模电流频率；率；r为测试点距离共模路径的距离。为测试点距离共模路径的距离。减小共模发射，减小共模电流路径的长度，减小共模电流减小共模发射，减小共模电流路径的长度，减小共模电流差模辐射场强：差模辐射场强： E = 6 .2 I A f 2/ r其中：其中： I为差模电流强度；为差模电流强度；A为差模电流环路面积；为差模电流环路面积；f为差模电流频为差模电流频率；率；r为测试点距离差模环路的距离。为测试点距离差模环路的距离。减小差模发射：减小环路面积，减小差模电流减小差模发射：减小环路面积，减小差模电流国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研

5、 究 院 减小差模和共模干扰的关键减小差模和共模干扰的关键根据对产品辐射模型的了解，我们可以初步得出产品问题设根据对产品辐射模型的了解，我们可以初步得出产品问题设计解决的关键计解决的关键l减小设计单板中差模信号的环路面积减小设计单板中差模信号的环路面积l减小设计单板中共模信号的回路路径减小设计单板中共模信号的回路路径l加大共模阻抗，减小高频噪声电流（滤波隔离及匹配等措加大共模阻抗，减小高频噪声电流（滤波隔离及匹配等措施）施）l增大干扰源与对敏感电路之间的距离增大干扰源与对敏感电路之间的距离国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 EMC三要素三要素明确明确EM

6、C三要素，是工程师定位与整改三要素，是工程师定位与整改EMC问问题的前提，明确了辐射发射的源头与耦和路径，题的前提，明确了辐射发射的源头与耦和路径，工程师整改对策才能有的放失，快速有效的解工程师整改对策才能有的放失，快速有效的解决问题决问题国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 EMC三要素三要素干扰源耦合路径敏感设备干扰源耦合路径敏感设备缺少一个都不能构成缺少一个都不能构成EMCEMC问题，因此只要解决其中的一问题，因此只要解决其中的一个因素就可以解决个因素就可以解决EMCEMC问题问题国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究

7、 院 电子产品的干扰源电子产品的干扰源开关电源，继电器，马达，时钟等，同时由时钟输出开关电源，继电器，马达，时钟等，同时由时钟输出到数字芯片，数字芯片输出的数字信号都可能导致产到数字芯片，数字芯片输出的数字信号都可能导致产品的辐射发射超标品的辐射发射超标国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 耦合路径分析耦合路径分析线路板上的干扰源主要是通过传导和辐射的方式，直线路板上的干扰源主要是通过传导和辐射的方式，直接或间接导致系统辐射超标！接或间接导致系统辐射超标！比如：时钟信号通过空间辐射耦合到电缆，再通过电比如：时钟信号通过空间辐射耦合到电缆，再通过电缆空间辐射

8、耦合到天线接收，最终导致产品辐射发射缆空间辐射耦合到天线接收，最终导致产品辐射发射超标！超标！对辐射的定位对辐射的定位整改的前提是定位整改的前提是定位定位有两种手段：一种是直觉判断，需要完全依定位有两种手段：一种是直觉判断，需要完全依靠工程师积累的靠工程师积累的EMCEMC经验来判断，另一种是比较测经验来判断，另一种是比较测试，依靠测试仪器和试，依靠测试仪器和EMCEMC经验的结合来对问题进行详经验的结合来对问题进行详细的定位判断。细的定位判断。国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 对电子产品辐射不合格的定位分析对电子产品辐射不合格的定位分析国家数字电子产

9、品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 附一张辐射的图附一张辐射的图：国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 对辐射的图进行分析：对辐射的图进行分析：1.1.如果在如果在30-300Mhz30-300Mhz之间呈现包状扫描图。判断是电源问之间呈现包状扫描图。判断是电源问题引起的。题引起的。2.2.如果在扫描图中，发现是尖点时，需要计算，肯定是如果在扫描图中，发现是尖点时，需要计算，肯定是电路中的晶振电路的倍频引起的。电路中的晶振电路的倍频引起的。国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 利用频谱分析利用

10、频谱分析利用频谱在样机上面找远场中找到的频点。利用频谱在样机上面找远场中找到的频点。国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 解决电路板上处理是一种方法，下面的几种方法同样也可以解决电路板上处理是一种方法，下面的几种方法同样也可以用具体如下用具体如下：连接线处加磁环连接线处加磁环电缆采用屏蔽线电缆采用屏蔽线对对PCBPCB板的接口进行滤波处理板的接口进行滤波处理国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 举例导线加磁环举例导线加磁环国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 举例采用屏蔽电缆举例采

11、用屏蔽电缆国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 举例对举例对PCBPCB板的接口进行滤波处理板的接口进行滤波处理国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 对开关电源的整改对开关电源的整改宽带噪声抑制方法宽带噪声抑制方法谱线问题描述：谱线问题描述：30300MHz频段内出现宽带噪声超标，如下频段内出现宽带噪声超标，如下图：图：问题定位：一般由电源问题定位：一般由电源( (或者是低频工作的产品或者是低频工作的产品) )地噪声辐射地噪声辐射引起。引起。问题整改：通过在电源线上增加去耦磁环（可开合）进行验问题整改：通过在电源线上增

12、加去耦磁环（可开合）进行验证，如果有改善则说明和电源线有关系，采用以下整改方法：证，如果有改善则说明和电源线有关系，采用以下整改方法：国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 30MHzA 滤波器是否良好接地滤波器是否良好接地如果设备有一体化滤波器，检查滤波器的接地是否良好，接地如果设备有一体化滤波器，检查滤波器的接地是否良好，接地线是否尽可能短线是否尽可能短建议：金属外壳的滤波器的接地最好直接通过其外壳和地之间建议：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。的大面积搭接。 国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研

13、 究 院 B 滤波器或滤波电路的输入输出是否隔离滤波器或滤波电路的输入输出是否隔离检查滤波器的输入、输出线是否互相靠近。检查滤波器的输入、输出线是否互相靠近。国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 滤波器输出模块PCB输入C C 适当调整滤波器件参数适当调整滤波器件参数适当调整适当调整X/YX/Y电容的容值、差模电感及共模扼流圈的感量；电容的容值、差模电感及共模扼流圈的感量；调整调整Y Y电容时要注意安全问题；电容时要注意安全问题； 改变参数可能会改善某一段的辐射，但是却会导致另外改变参数可能会改善某一段的辐射，但是却会导致另外频度变差，所以需要不断的试，才

14、能找到最好的组合频度变差，所以需要不断的试，才能找到最好的组合。国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 CxCyL1L2L4L3CyL1、L2:差模电感 Cx:差模电容L3、L4:共模电感 Cy:共模电容D D 在在PCBPCB布线时一定要控制好各回路的回流面积，可以大大减小布线时一定要控制好各回路的回流面积，可以大大减小差模辐射。差模辐射。国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 滤波的元器件滤波的元器件国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 滤波电路中需要考虑的元器件磁珠滤波电路中需要

15、考虑的元器件磁珠。国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 滤波电路中的电容的选取滤波电路中的电容的选取国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 滤波电路中的电感的选取滤波电路中的电感的选取国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 对连接线上加磁环对连接线上加磁环, ,进行滤波处理进行滤波处理. .国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 案例：案例：便携式便携式DVDDVD的整改的整改辐射整改案例辐射整改案例国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质

16、 量 检 测 研 究 院 辐射整改案辐射整改案线上加磁环和导电棉线上加磁环和导电棉国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 辐射整改案例辐射整改案例 通过喷导电漆对样机屏蔽处理通过喷导电漆对样机屏蔽处理. .国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 整改后辐射扫描图整改后辐射扫描图: :.国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 整改案例（银行卡读卡器）整改案例（银行卡读卡器）.国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 整改案例整改案例.国家数字电子产品质量监

17、督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 整改案例整改案例.国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 传导整改：传导整改：.国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 适当调整滤波器件参数（整改传导问题）适当调整滤波器件参数（整改传导问题）国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 静电整改静电整改 1.1.采用抗干扰能力强的采用抗干扰能力强的ICIC 2. 2.对对ICIC的供电加的供电加TVS.TVS.压敏电阻压敏电阻 国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测

18、 研 究 院 产品在设计当中需要考虑EMC问题国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 产品原理设计阶段需要考虑产品原理设计阶段需要考虑滤波和防护器件的考虑（电源输入的接口滤波器根据滤波和防护器件的考虑（电源输入的接口滤波器根据产品功率。电源口防雷的设计、检查芯片、时钟驱动、风产品功率。电源口防雷的设计、检查芯片、时钟驱动、风扇、电机的滤波电路）扇、电机的滤波电路）电源滤波设计电源滤波设计接口防护滤波的处理接口防护滤波的处理关键电路设计关键电路设计国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳

19、 计 量 质 量 检 测 研 究 院 PCBPCB的设计需要考虑的阶段的设计需要考虑的阶段层结构的安排层结构的安排电源、地的分割电源、地的分割重要器件的布局重要器件的布局滤波电容的布局滤波电容的布局防护器件的摆放位置防护器件的摆放位置国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 PCBPCB板上局部方案的设计板上局部方案的设计1.1.接口电路的走线控制接口电路的走线控制2.2.晶振时钟走线的处理晶振时钟走线的处理3.3.其他高速走线的处理其他高速走线的处理4.4.其他关键走线的控制（复位信号、串口走线）其他关键走线的控制（复位信号、串口走线）国家数字电子产品质量监

20、督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 通过具体的案例进行分析通过具体的案例进行分析在对在对PCBPCB设计中，对主芯片和电源管脚增加设计中，对主芯片和电源管脚增加0.001 uf0.001 uf小电容小电容。国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 结合出现的问题图，电路设计中如何考虑结合出现的问题图，电路设计中如何考虑EMC问题问题从原理图分析从原理图分析-主芯片电源滤波没有高频滤波电容，只有主芯片电源滤波没有高频滤波电容，只有0.1 uf电容电容国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 原理图设计分析原理图

21、设计分析-信号接口没有滤波设计信号接口没有滤波设计国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 其他时钟问题：其他时钟问题： 1.1.主芯片的时钟没有滤波处理主芯片的时钟没有滤波处理 2.2.高速信号线没有滤波处理高速信号线没有滤波处理国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 时钟源外壳是否接地时钟源外壳是否接地在在PCBPCB板上：板上：晶体外壳应该接地处理；晶体外壳应该接地处理；晶振的接地脚应该接地晶振的接地脚应该接地；国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 PCBGND晶振时钟输出匹配设计

22、时钟输出匹配设计时钟的输出根据信号质量的要求使用始端匹配，时钟的输出根据信号质量的要求使用始端匹配，适当变缓时钟沿，减小发射。适当变缓时钟沿，减小发射。需要注意的是，使用时钟驱动器时，时钟驱动的需要注意的是，使用时钟驱动器时，时钟驱动的时钟输出同样需要匹配时钟输出同样需要匹配 国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 GND晶振RRR时钟源的电源滤波设计时钟源的电源滤波设计采用磁珠大电容高频电容的滤波方式给时钟采用磁珠大电容高频电容的滤波方式给时钟源进行滤波源进行滤波国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 GND晶振RBEA

23、DGND电容单层板或双层板上时钟线的处理单层板或双层板上时钟线的处理单层板或双层板上的时钟建议尽可能在时钟线的单层板或双层板上的时钟建议尽可能在时钟线的两侧包地线，条件不允许，也应该使时钟线和地两侧包地线，条件不允许，也应该使时钟线和地线紧邻走线，即时钟线的一侧起码有地线，以减线紧邻走线，即时钟线的一侧起码有地线，以减小时钟线的回流面积，减小差模辐射。小时钟线的回流面积，减小差模辐射。国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 PCB包地线包地线时钟源多层板上时钟线的处理多层板上时钟线的处理时钟线走内层；时钟线走内层；国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计

24、量 质 量 检 测 研 究 院 GND平面走线层时钟源是否尽可能靠近其负载时钟源是否尽可能靠近其负载。如下图，时钟源靠近负载的目的是使时钟走线即可能如下图，时钟源靠近负载的目的是使时钟走线即可能短短国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 GND晶振RPCB PCBPCB板的分析板的分析: : 信号回路大，对电源线适当的地方加信号回路大，对电源线适当的地方加C C减小环面积减小环面积 国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 对电源的走线对电源的走线电源的主板设计中若采用两层板，电源走电源的主板设计中若采用两层板，电源走线附近

25、必须有地线与其相邻，平行走线。主要的目的线附近必须有地线与其相邻，平行走线。主要的目的是减小电源电流回路面积。是减小电源电流回路面积。 国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 信号走线的注意事项信号走线的注意事项PCBPCB上不能有直角走线，直角走线导致阻抗不连上不能有直角走线，直角走线导致阻抗不连续，导致信号发射，从而产生振铃或过冲，形成续，导致信号发射，从而产生振铃或过冲，形成强烈的强烈的EMIEMI辐射。辐射。国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研

26、究 院 直角走线导致的振铃和过冲图直角走线导致的振铃和过冲图国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 对电源接口和信号接口滤波的处理。对电源接口和信号接口滤波的处理。国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 防护与滤波防护与滤波 如果接口处既有滤波又有防护电路，应总从先防护如果接口处既有滤波又有防护电路，应总从先防护后滤波的原则。防护电路用来进行外来过压和过流抑后滤波的原则。防护电路用来进行外来过压和过流抑制，如果将防护电路放置在滤波电路之后，滤波电路会制，如果将防护电路放置在滤波电路之后，滤波电路会被过压和过流损坏。被过压和

27、过流损坏。国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 时钟电路增加时钟电路增加RCRC滤波器。滤波器。国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 元器件晶振摆放不合理元器件晶振摆放不合理： 国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 零欧姆电阻的应用零欧姆电阻的应用在电路设计中对一些干扰性很强的线，在设计时在电路设计中对一些干扰性很强的线，在设计时考虑加设计考虑加设计0ohm0ohm电阻，以便在设计成的电阻，以便在设计成的PCBPCB做做EMIEMI元件调节参数。元件调节参数。国家数字电子产品质量监

28、督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 对接地，屏蔽在电路设计中的考虑对接地，屏蔽在电路设计中的考虑单片机接地单片机接地 单片机应用系统的电源采用一点接地，数字部分单片机应用系统的电源采用一点接地，数字部分采用多点接地，而采用多点接地，而I/OI/O缓冲部分采用混合接地的形式，缓冲部分采用混合接地的形式，原因在于：电路中寄生电感的存在和很大的地线电流原因在于：电路中寄生电感的存在和很大的地线电流的存在会造成器件的引脚与真正地电位之间的电位差，的存在会造成器件的引脚与真正地电位之间的电位差，这会导致共模辐射问题。而采用了上述接地形式可有这会导致共模辐射问题。而采用了上述接地形式可有

29、效的消除此问题效的消除此问题。国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 单点接地与多点接地的示意图单点接地与多点接地的示意图国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 PCBPCB设计的接地举例设计的接地举例 国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 结构设计的不合理，导致接地不好结构设计的不合理，导致接地不好国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 电路板上考虑屏蔽（对电路板上考虑屏蔽（对DSPDSP或干扰比较强的或干扰比较强的ICIC考虑屏蔽）考虑屏蔽）国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检 测 研 究 院 屏蔽的例子屏蔽的例子国家数字电子产品质量监督检验中心深 圳 计 量 质 量 检