產(chǎn)品設(shè)計(jì)：PCB之間的互連是產(chǎn)品EMC的最薄弱環(huán)節(jié)

PCB之間的互連是產(chǎn)品EMC的最薄弱環(huán)節(jié)

EMI問題常常因?yàn)楦咚?、高邊?a target="_blank">信號(hào)的互連而變得更為復(fù)雜，因此互連的過程通常伴隨著串?dāng)_和地參考電平的分離，一個(gè)沒有屏蔽或良好地平面的互連連接器，其間信號(hào)線之間的串?dāng)_要遠(yuǎn)比多層PCB中信號(hào)線之間的串?dāng)_大；互連連接器針腳的寄生電感造成的不同子系統(tǒng)之間的地阻抗，及其帶來的“0 V”參考點(diǎn)之間的壓差也要遠(yuǎn)比PCB中大（由于在各種不同結(jié)構(gòu)的“0V”參考點(diǎn)（地）之間會(huì)產(chǎn)生壓降，作為一個(gè)常用的參考電壓，這個(gè)壓降是有一定的限制。這種壓降在同一個(gè)PCB上要比在通過電纜連接不同的PCB上容易控制得多，因?yàn)橥ㄟ^電纜連接這種物理結(jié)構(gòu)對(duì)外界有更高的感應(yīng)）。

在已經(jīng)決定采用互連的產(chǎn)品系統(tǒng)中，互連連接器中信號(hào)之間的串?dāng)_和互連地（“0V”）阻抗，將是EMC設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

（1）如果地針較少，那么信號(hào)的RF回路較大，產(chǎn)生較大的差模輻射（盡管有時(shí)候差模輻射并不是導(dǎo)致產(chǎn)品輻射超標(biāo)的主要因素）。

（2）如果不能保證每個(gè)信號(hào)線旁都至少有一個(gè)地針，那么不同信號(hào)之間容性耦合和感性耦合引起的串?dāng)_也將加劇。

（3）如果地針較少，其地針引起的總體等效寄生電感也較大，RF回流將產(chǎn)生較高的共模壓降，即在兩塊被互連的PCB之間就會(huì)有高頻RF電壓存在（除非有其他額外措施），高頻RF電壓在設(shè)備間就會(huì)產(chǎn)生共模電流，引起電流驅(qū)動(dòng)模式的共模輻射，加重產(chǎn)品系統(tǒng)整體輻射和傳導(dǎo)發(fā)射。

（4）即使地針足夠，解決的往往也只是互連信號(hào)之間的串?dāng)_問題。如圖4插板結(jié)構(gòu)產(chǎn)品互連示意圖所示。這種產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)架構(gòu)中，通常高速總線位于背板中，并與插板互連。如果沒有額外的改進(jìn)措施，那么插板與背板之間形成的共模電壓UCM將是該產(chǎn)品形成EMI問題的主要原因，互連導(dǎo)致的共模輻射原理圖如圖5所示。

圖4 插板結(jié)構(gòu)產(chǎn)品互連示意圖

圖5 互連導(dǎo)致的共模輻射原理圖

產(chǎn)品內(nèi)部互連連接器或互連電纜也是影響產(chǎn)品抗干擾能力的主要原因。因?yàn)榛ミB連接器或互連電纜的寄生電感而導(dǎo)致在高頻下的高阻抗。當(dāng)進(jìn)行類似BCI、EFT／B，ESD抗擾度測試時(shí)，測試時(shí)產(chǎn)生的共模瞬態(tài)干擾電流會(huì)流過互連連接器中或互連電纜的地（“0V”）線，由于互連連接器或互連電纜中地線的阻抗，必然會(huì)在互連連接器中的地線上產(chǎn)生共模壓降，如果互連連接器或互連電纜中地線的兩端的壓降 ΔUZ0V超過了互連連接器或互連電纜兩端電路的噪聲容限，就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。

因此，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，避免互連連接器或互連電纜中有共模干擾電流流過是解決產(chǎn)品內(nèi)部互連EMC抗擾度問題的第一步。

當(dāng)產(chǎn)品機(jī)械構(gòu)架不能避免共模干擾電流流過互連連接器或互連電纜時(shí)，產(chǎn)品內(nèi)部互連設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮如下幾點(diǎn)。

（1）有共模瞬態(tài)干擾電流流過互連連接器和互連電纜時(shí)，建議采用金屬外殼的互連連接器，電纜采用屏蔽電纜，而且連接器的金屬外殼與電纜的屏蔽層在電纜的兩端進(jìn)行360°搭接，并將互連信號(hào)中的“0 V”工作地與連接器的金屬外殼在PCB的信號(hào)輸入／輸出端直接互連。在不能直接互連時(shí)，通過旁路電容互連。對(duì)于接地設(shè)備，要將金屬板接大地。這樣做的目的是為了使引導(dǎo)共模瞬態(tài)干擾電流從互連連接器的外殼和電纜的屏蔽層流過，避免共模干擾電流流過互連連接器和互連電纜中的高阻抗線纜而產(chǎn)生瞬態(tài)壓降。

（2）如果只采用非金屬外殼互連連接器和非屏蔽電纜（如非屏蔽帶狀電纜），那么建議采用一塊額外的金屬板連接在互連連接器和非屏蔽電纜的兩端，并將互連信號(hào)中的“0 V”工作地與金屬板在PCB的信號(hào)輸入／輸出端直接互連。在不能直接互連時(shí)，通過旁路電容互連。對(duì)于接地設(shè)備，要將金屬板接大地。

（3）在（1）、（2）所述方式都不可行的情況下，必須將所有互連的設(shè)備進(jìn)行濾波處理。