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某智能移动数据终端EMC整改案例分析
摘要：本文通过对某移动数据终端在电子产品电磁兼容认证中进行的设计整 改,重点从整机结构、电路、PCB板EMC设计方面，结合测试数据进行分析， 并给出相应的解决方案。并通过此案例，可归纳电子产品电磁兼容设计时的注 意事项，仅为电子产品设计工程师提供些参考。
关键词：电磁兼容、移动数据终端0引言
目前，各种智能移动数字终端，已开始应用于电子政务、电商订单处理、个人 身份生物识别、各种商场销售支付等环境，要求智能移动数据终端(以下简 称：终端)能够支持“全网2G/3G/4G通讯、一维二维码扫描、二代身份证识 别、WIFI蓝牙通讯、拍照、指纹识别、IC卡读写”等多功能。此类终端产品的 电路由于模块多、功能强，因此内部电磁环境也较复杂；但从它使用的场合来 看，往往对产品可靠稳定运行要求较高，这两者是矛盾的。本文将围绕对某终 端进行中国强制性认证(ChinaCompu 1 soryCertification, CCC)电磁兼容试验 工程中-辐射骚扰、电信端口骚扰电压测试，针对整机、各模组、PCB板级电路 分析其EMC设计问题提出整改对策。
1产品初始测试时的EMC特性该终端作EMC认证的主要依据是GB/T17618-2015［l］《信息技术设备抗扰度限 值和测量方法》和GB/T9254-200812］《信息技术设备无线电骚扰限值和测量方 法》。该终端产品进行EMC初次测试时，发射类和抗扰度试验大多数试验工程 均存在不合格现象。通过结构、部件、电路及PCB设计整改最终通过认证。由 于篇幅所限，本文仅重点从PCBEMC设计角度剖析辐射骚扰和传导骚扰超标的机 理和整改措施。这里仅给出超标较多的电信端口传导骚扰及30MHz-1GHz辐射发 射初次测试结果。
电信端口传导骚扰测试如图1所示，电信尾部传导遭到干扰，测试出的结果与实际状况有区别。很多 频点和平均值相比，高出平均值，超出的局部呈现出一根毛刺状，频率控制间
隔在 340kHz o图1传导骚扰电信端口初次测试结果
30MHz-lGHz辐射发射测试如图2所示，该终端产品辐射发射在175MHz-450MHz范围内大面积超标，尤其 在218. 75MHz频点处超限值(40dBuV/m) 13. 2dB,且超标曲线像在200MHz-
400MHz较高包络上叠加一些毛刺状的窄带干扰信号。
图2辐射发射初步测试结果2原因分析
2. 1传导骚扰超标分析340kHz及高次谐波超标原因分析
从图电信端口传导骚扰出现一根根毛刺似的窄带信号超标，两超标频点间隔为 340kHzo因此，可以经过判断网口信号或者电源上存在340kHz窄带干扰信号， 至于此干扰信号如何网线安装，应该进行全面的核对，全面掌控核心板和接口 板电路图、芯片数据资料以及PCB布局、布线进行全面的控制。经过合理的检 查，开关电源芯片MP1484的使用频率应该控制在合理的范围内，通常情况下使 用340kHz。与图2的检测结果不相符合。因此，可以确定开关电源芯片MP1484 的开关频率及其高次谐波导致一根根毛刺状的窄带信号超标。
2. 2辐射发射超标原因分析图3核心板摄像头接口布线
如3中箭头所示，用近场磁场探头在核心板上沿摄像头驱动排线进行近场扫 描，发现更改屏的分辨率后，出现的超标频点均不一致。当屏幕分辨率最高为 1080P时,在43. 75MHz、131.25MHz,和218. 75MHz频点超标幅度较大,细心便 可发现131.25MHz、218. 75MHz分别是43. 75MHz的3倍频和5倍频。因此,初 步判断是图中箭头所示的密集并行印制线把43. 75MHz及高次谐波发射出来，至于 具体是那根走线辐射出来，需要对摄像头工作原理进行深入分析。
摄像头的实际监控步骤如下所述：：RAM在接收到指令之后，给摄像头传感器 传输25MHz的控制时间，并且经过12c总线对摄像头的分辨率、曝光率等进行 核实的配置与管控；然后经过摄像头根据数据配置计算出的数据进行同步时钟 CAM_PCLK,将编码之后的后八位数据依照图片3中的要求回转给RAM。当摄像头的分辨率增高时，自动计算的CAM_PCLK正好是43. 75MHzo
从图3中可以估算CAM_PCLK的布线长度约15CM,加之定焦摄像头连接器到CMOS传感器FPC布线约10CM,因此CAM_PCLK总长已达25CM, CAM_PCLK的长度 已经不再是之前的尺寸，已构成合理的辐射，将CAM_PCLK及其高次谐波发射到 空间。3整改措施及效果
2.1 传导骚扰整改措施 新增屏蔽电感开关电源芯片MP1484有原来的规格改善为220uH的屏蔽电感，将MP1484开关 频率的标准降低。
通过以上措施，整改后电信端口传导测试结果见和图4所示。340kHz及高次谐 波均未再出现，且各个频点均有较大裕量。
图4传导骚扰电信端口整改后测试结果2辐射骚扰整改措施
终端产品实施自动对焦以及定焦摄影时，辐射超标成为应该注意的要点。由于 各种因素不能对核心板进行PCB重新改板优化设计。因此，对于辐射发射超好 只能经过其他形式进行改善处理。
辐射发射改善方式如下：
缩短板和上盖板间进行互相连接，对于互连线束进行双绞，并且对互相连线束 两端进行磁环的安装。
对摄像头进行走线是，针对FPC应该进行全面的阻抗控制。将CMOS工作的时钟 由ARM通过走线提供改为固定在摄像头板上25MHz晶振提供，并且将摄像头 PCB进行整体的遮掩。
对终端底壳和上盖的内壁进行喷导电油漆，使43. 75MHz及其高次谐波屏蔽在机壳内部，应该注意的是导电漆的温度会发生很多变化，经过长时间后 会发生老化脱落，因此，需要结合实际，集合自身，全面控制掌握方案的实 行。
通过以上几种措施，辐射发射整改后测试结果见图5所示:
图5辐射骚扰整改后测试结果 4结束语根据上述，在进行实际的PCBEMC设计时英冠注意下面控制：
PCB设计应该结合产品结构进行设计。针对塑料外壳的产品讲，不能够起到合 理的电磁屏蔽；针对产品外壳的材料选择时，应该使用金属性质的。另外，对 于电路功能复杂的产品，应该与PCB联系在一起，需要多块CB来实现电气功 能，在进行使用时，应该注意各PCB间的信号连接处理，需要经过专业人员全 面控制的前提下稳步进展开来。如单板PCB各电源端口需进行TVS过压钳位抑 制、各通讯接口需做滤波处理、阻抗控制等，该形式可以将降低共模电压驱动 连接线束导致的共模辐射和增强PCB抗电磁干扰的能力。
开关电源设计，针对单板EMC设计来讲，开关电源带来很强的干扰。开关管在 导通或关断瞬间，转换时间大多小于100ns[4],由此导致较大的di/dt
(V=Ldi/dt),开关电源PCB设计时，应该注意减小由过孔、走线带来的寄生 电感L。至此，在进行控制布线时，需要宽而短、去耦电容就近放置在开关芯 片引脚处、优选屏蔽电感以及尽量将开关环路发生减小至最小化。
参考文献：
[1]张俊山；陈俊生；王善琪；刘璐；王洪国；GB/T17618-2015信息技术设备 抗扰度限值和测量方法[S].河南科技大学.2016. 9. 18[2]网珊莎；张慧杰；刘志楠；强慧珍；浅析智能移动数据终端EMC整改案例分 析[D].大连信息技术大学.2017 (33-79)
[3]张文君；刘志奇；蒋文军；蒋娟娟；GB9254-2008信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法[S].南京黄海大学.2008
[4]张少奇；刘志韩；刘志奇；刘璐；浅析PCB和电磁兼容设计[M].青岛建筑科 技学院 2016 (11-90)[5]戴向宇；王志涵；刘志山；王娜；刘琪琪；精通开关电源设计：第2版/ (美)马尼克塔拉(Maniktala.S)著；王健强等译[M].辽宁工业大学.2014 (11-77)
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