手機(jī)電磁兼容設(shè)計(jì)及EMI解決方案

　　手機(jī)集成了超過20個(gè)頻段的蜂窩網(wǎng)絡(luò)、2個(gè)頻段的WIFI、藍(lán)牙、NFC。CPU、DDR、顯示屏和攝像頭的工作頻率高達(dá)GHz。這些信號(hào)集成在小小的手機(jī)殼內(nèi)部，既不互相干擾，也不干擾外面的設(shè)備，是很典型的電磁兼容設(shè)計(jì)的案例。

　　以iPhoneX為例，除了硬件電路上添加大量的抗干擾的器件之外，外部把所有的能屏蔽的地方都屏蔽起來(lái)，不管是電路板還是排線還是攝像頭都做了屏蔽處理。

　?。▽?shí)際上OPPO、小米、華為等國(guó)產(chǎn)品牌機(jī)也是這么做的，不然過不了EMC測(cè)試。山寨機(jī)和小品牌就做不到這么全面的防護(hù)了。）

　　iPhoneX的部分防EMI措施

　　抑制EMI干擾的幾個(gè)典型措施，硬件工程師基礎(chǔ)知識(shí)

　　1，高速信號(hào)和射頻信號(hào)，要加屏蔽措施

　　像射頻信號(hào)、CPU、DDR、HDMI、MIPI這些幾百兆到GHz的信號(hào)以及元器件，要用屏蔽蓋蓋起來(lái)。

　　2，硬件原理設(shè)計(jì)，高速信號(hào)線增加抗EMI器件

　　高速信號(hào)線，包括時(shí)鐘，都應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)EMI濾波器、共模濾波器、磁珠、RC濾波器等元器件，來(lái)預(yù)防EMI問題。有沒有這些濾波器，也是區(qū)分山寨產(chǎn)品和品牌產(chǎn)品的一大特征。共模濾波器一顆要幾毛錢人民幣，并不便宜。

　　3，硬件PCB設(shè)計(jì)，屏蔽高速信號(hào)、減小天線效應(yīng)

　　PCB走線上，要注意對(duì)高速信號(hào)的屏蔽。避免人為造成天線效應(yīng)，把高速信號(hào)輻射出來(lái)，形成干擾源。

　　——本案例來(lái)源于深圳市阿賽姆科技有限公司（https://emc.asim-emc.com/）

　　EMC寄語(yǔ)：隨著時(shí)代的發(fā)展，越來(lái)越多的電子、電氣設(shè)備或系統(tǒng)產(chǎn)品都需要進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)，其中EMC測(cè)試是必備的檢驗(yàn)檢測(cè)指標(biāo)之一。但EMC測(cè)試項(xiàng)目費(fèi)用較貴，EMC實(shí)驗(yàn)室造價(jià)昂貴，絕大部分測(cè)量設(shè)備又需要采用進(jìn)口設(shè)備，導(dǎo)致很少檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)有能力建造EMC實(shí)驗(yàn)室。產(chǎn)品的EMC性能是設(shè)計(jì)階段賦予的，一般電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)如果不考慮EMC因素，就會(huì)很容易導(dǎo)致EMC測(cè)試失敗，以致不能通過相關(guān)EMC法規(guī)的測(cè)試或認(rèn)證。例如，產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)工程師們根據(jù)需求，設(shè)計(jì)出效果良好的濾波電路，置入產(chǎn)品I/O（輸入/輸出）接口的前級(jí)，可使因傳導(dǎo)而進(jìn)入系統(tǒng)的干擾噪聲消除在電路系統(tǒng)的入口處；設(shè)計(jì)出隔離電路（如變壓器隔離和光電隔離等）解決通過電源線、信號(hào)線和地線進(jìn)入電路的傳導(dǎo)干擾，同時(shí)阻止因公共阻抗、長(zhǎng)線傳輸而引起的干擾；設(shè)計(jì)出能量吸收回路，從而減少電路、器件吸收的噪聲能量；通過選擇元器件和合理安排的電路系統(tǒng)，使干擾的影響減少。

　　EMC技能：整改小技巧1、150kHz-1MHz，以差模為主，1MHz-5MHz，差模和共模共同起作用，5MHz 以后基本上是共模。差模干擾的分容性藕合和感性藕合。一般1MHz以上的干擾是共模，低頻段是差摸干擾。用一個(gè)電阻串個(gè)電容后再并到Y(jié)電容的引腳上，用示波器測(cè)電阻兩引腳的電壓可以估測(cè)共模干擾。

　　2、保險(xiǎn)過后加差模電感或電阻。

　　3、小功率電源可采用PI型濾波器處理（建議靠近變壓器的電解電容可選用較大些）。

　　4、前端的π型EMI零件中差模電感只負(fù)責(zé)低頻EMI，體積別選太大（DR8太大，能用電阻型式或DR6更好）否則幅射不好過，必要時(shí)可串磁珠，因?yàn)楦哳l會(huì)直接飛到前端不會(huì)跟著線走。

　　5、傳導(dǎo)冷機(jī)時(shí)在0.15MHz-1MHz超標(biāo)，熱機(jī)時(shí)就有7dB余量。主要原因是初級(jí)BULk電容DF值過大造成的，冷機(jī)時(shí)ESR比較大，熱機(jī)時(shí)ESR比較小，開關(guān)電流在ESR上形成開關(guān)電壓，它會(huì)壓在一個(gè)電流LN線間流動(dòng)，這就是差模干擾。解決辦法是用ESR低的電解電容或者在兩個(gè)電解電容之間加一個(gè)差模電感。6、測(cè)試150kHz總超標(biāo)的解決方案：加大X電容看一下能不能下來(lái)，如果下來(lái)了說明是差模干擾。如果沒有太大作用那么是共模干擾，或者把電源線在一個(gè)大磁環(huán)上繞幾圈， 下來(lái)了說明是共模干擾。如果干擾曲線后面很好，就減小Y電容，看一下布板是否有問題，或者就在前面加磁環(huán)。

　　7、可以加大PFC輸入部分的單繞組電感的電感量。

　　8、PWM線路中的元件將主頻調(diào)到60kHz左右。

　　9、用一塊銅皮緊貼在變壓器磁芯上。

　　10、共模電感的兩邊感量不對(duì)稱，有一邊匝數(shù)少一匝也可引起傳導(dǎo)150kHz-3MHz超標(biāo)。

　　11、一般傳導(dǎo)的產(chǎn)生有兩個(gè)主要的點(diǎn)：200kHz和20MHz左右，這幾個(gè)點(diǎn)也體現(xiàn)了電路的性能;200kHz左右主要是漏感產(chǎn)生的尖刺;20MHz左右主要是電路開關(guān)的噪聲。處理不好變壓器會(huì)增加大量的輻射，加屏蔽都沒用，輻射過不了。

　　12、將輸入BUCk電容改為低內(nèi)阻的電容。

　　13、對(duì)于無(wú)Y-CAP電源，繞制變壓器時(shí)先繞初級(jí)，再繞輔助繞組并將輔助繞組密繞靠一邊，后繞次級(jí)。

　　14、將共模電感上并聯(lián)一個(gè)幾k到幾十k電阻。

　　15、將共模電感用銅箔屏蔽后接到大電容的地。

　　16、在PCB設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將共模電感和變壓器隔開一點(diǎn)以免互相干擾。

　　17、保險(xiǎn)套磁珠。

　　18、三線輸入的將兩根進(jìn)線接地的Y電容容量從2.2nF減小到471。

　　19、對(duì)于有兩級(jí)濾波的可將后級(jí)0.22uFX電容去掉（有時(shí)前后X電容會(huì)引起震蕩） 。

　　20、對(duì)于π型濾波電路有一個(gè)BUCk電容躺倒放在PCB上且靠近變壓器此電容對(duì)傳導(dǎo)150kHz-2MHz的L通道有干擾，改良方法是將此電容用銅泊包起來(lái)屏蔽接到地，或者用一塊小的PCB將此電容與變壓器和PCB隔開?；蛘邔⒋穗娙萘⑵饋?lái)， 也可以用一個(gè)小電容代替。

　　21、對(duì)于π型濾波電路有一個(gè)BUCk電容躺倒放在PCB上且靠近變壓器此電容對(duì)傳導(dǎo)150kHz-2MHz的L通道有干擾，改良方法是將此電容用一個(gè)1uF/400V或者說0.1uF/400V電容代替， 將另外一個(gè)電容加大。

　　22、將共模電感前加一個(gè)小的幾百uH差模電感。

　　23、將開關(guān)管和散熱器用一段銅箔包繞起來(lái)，并且銅箔兩端短接在一起，再用一根銅線連接到地。

　　24、將共模電感用一塊銅皮包起來(lái)再連接到地。

　　25、將開關(guān)管用金屬套起來(lái)連接到地。

　　26、加大X2電容只能解決150kHz左右的頻段，不能解決20MHz以上的頻段，只有在電源輸入加以一級(jí)鎳鋅鐵氧體黑色磁環(huán)，電感量約50uH-1mH。

　　27、在輸入端加大X電容。

　　28、加大輸入端共模電感。

　　29、將輔助繞組供電二極管反接到地。

　　30、將輔助繞組供電濾波電容改用瘦長(zhǎng)型電解電容或者加大容量。

　　31、加大輸入端濾波電容。

　　32、150kHz-300kHz和20MHz-30MHz這兩處傳導(dǎo)都不過，可在共模電路前加一個(gè)差模電路。也可以看看接地是否有問題，該接地的地方一定要加強(qiáng)接牢，主板上的地線一定要理順，不同的地線之間走線一定要順暢不要互相交錯(cuò)的。

　　33、在整流橋上并電容，當(dāng)考慮共模成分時(shí)，應(yīng)該鄰角并電容，當(dāng)考慮差模成分時(shí)，應(yīng)該對(duì)角并電容。

　　34、加大輸入端差模電感。

　　2、產(chǎn)品電磁兼容騷擾源有：

　　1、設(shè)備開關(guān)電源的開關(guān)回路：騷擾源主頻幾十kHz到百余kHz，高次諧波可延伸到數(shù)十MHz。

　　2、設(shè)備直流電源的整流回路：工頻線性電源工頻整流噪聲頻率上限可延伸到數(shù)百kHz；開關(guān)電源高頻整流噪聲頻率上限可延伸到數(shù)十MHz。

　　3、電動(dòng)設(shè)備直流電機(jī)的電刷噪聲：噪聲頻率上限可延伸到數(shù)百M(fèi)Hz。

　　4、電動(dòng)設(shè)備交流電機(jī)的運(yùn)行噪聲：高次諧波可延伸到數(shù)十MHz。

　　5、變頻調(diào)速電路的騷擾發(fā)射：開關(guān)調(diào)速回路騷擾源頻率從幾十kHz到幾十MHz。

　　6、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)切換的開關(guān)噪聲：由機(jī)械或電子開關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生的噪聲頻率上限可延伸到數(shù)百M(fèi)Hz。

　　7、智能控制設(shè)備的晶振及數(shù)字電路電磁騷擾：騷擾源主頻幾十kHz到幾十MHz，高次諧波可延伸到數(shù)百M(fèi)Hz。

　　8、微波設(shè)備的微波泄漏：騷擾源主頻數(shù)GHz。

　　9、電磁感應(yīng)加熱設(shè)備的電磁騷擾發(fā)射：騷擾源主頻幾十kHz，高次諧波可延伸到數(shù)十MHz。

　　10電視電聲接收設(shè)備的高頻調(diào)諧回路的本振及其諧波：騷擾源主頻數(shù)十MHz到數(shù)百M(fèi)Hz，高次諧波可延伸到數(shù)GHz。

　　11、信息技術(shù)設(shè)備及各類自動(dòng)控制設(shè)備的數(shù)字處理電路：騷擾源主頻數(shù)十MHz到數(shù)百M(fèi)Hz（經(jīng)內(nèi)部倍頻主頻可達(dá)數(shù)GHz），高次諧波可延伸到十幾GHz 。