EMC知識(shí)：時(shí)鐘信號(hào)導(dǎo)致的干擾及解決辦法

回顧一下今年幾個(gè)項(xiàng)目的EMC反反復(fù)復(fù)還是花了不少時(shí)間。結(jié)合自己的經(jīng)歷，把相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)分享給大家。歡迎指正和補(bǔ)充。

1.時(shí)間就是金錢(qián)

整套EMC測(cè)試環(huán)境搭建可能要花幾百萬(wàn)，特別是像暗室這種輻射測(cè)試環(huán)境，一般的企業(yè)都是沒(méi)有這個(gè)條件的。所以一般都會(huì)去認(rèn)證機(jī)構(gòu)或者大型企業(yè)進(jìn)行EMC測(cè)試。

測(cè)試都是按小時(shí)計(jì)算收費(fèi)的，每個(gè)地方的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)不一樣。像我們這邊一般都是1000元/小時(shí)，老客戶(hù)的話(huà)，可以講講價(jià)。

計(jì)時(shí)是按照開(kāi)始和結(jié)束來(lái)算的，中間整改時(shí)間也包括在內(nèi)。所以當(dāng)測(cè)試不通過(guò)時(shí)，一定要及時(shí)想出整改對(duì)策。建議每次測(cè)試最多2-3小時(shí)，否則時(shí)間長(zhǎng)了，思路到后面越來(lái)越暈，越來(lái)越亂。

如果問(wèn)題沒(méi)解決，回去一定要馬上記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程，做了哪些整改措施，下一次的整改方案有哪些。因?yàn)闀r(shí)間長(zhǎng)了有些細(xì)節(jié)可能真的會(huì)忘。

2.工具一定要準(zhǔn)備齊全

認(rèn)證機(jī)構(gòu)不是什么東西都有的，不是把樣機(jī)直接帶去測(cè)試就可以了。很多東西需要自己準(zhǔn)備。這些東西建議大家最好帶上：

鑷子，膠帶，銅箔，電阻本，電容本，各種X電容、Y電容和共模線(xiàn)圈，還有相關(guān)的測(cè)試工裝。

反正能想到的，都盡量帶上，否則可能會(huì)因?yàn)橥浤靡粋€(gè)小工具付出昂貴的代價(jià)。

3.連接線(xiàn)盡量短，且從板子邊沿走線(xiàn)。

一般來(lái)說(shuō)，頻率較低的干擾，是通過(guò)傳導(dǎo)來(lái)傳播，頻率較高的干擾，則通過(guò)空間無(wú)線(xiàn)發(fā)射傳播出去。

排線(xiàn)相當(dāng)于天線(xiàn)，機(jī)箱內(nèi)其他電路的輻射電磁能量感應(yīng)到排線(xiàn)上，產(chǎn)生電壓和電流，導(dǎo)致排線(xiàn)產(chǎn)生輻射。

干擾信號(hào)的頻率越高，連接的排線(xiàn)越長(zhǎng)，發(fā)射干擾效率越高，對(duì)外干擾越大。當(dāng)連接線(xiàn)長(zhǎng)度是干擾信號(hào)對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的1/4或者1/4的奇數(shù)倍時(shí)，干擾發(fā)射效率最高。（λ=v/f）

像wifi天線(xiàn)，4G天線(xiàn)一般都在板子的邊沿，因?yàn)樘炀€(xiàn)會(huì)像外發(fā)射信號(hào)，就是這個(gè)道理。所以，連接排線(xiàn)一般也都在板子邊沿，且盡量短，盡量用扎帶固定。

如果排線(xiàn)干擾，選用屏蔽線(xiàn)，效果可能會(huì)好一些?；蛘咴诰€(xiàn)上套磁環(huán)，但這樣的缺點(diǎn)是不方便生產(chǎn)。

4.時(shí)鐘信號(hào)導(dǎo)致的干擾及解決辦法

時(shí)鐘信號(hào)為周期信號(hào)，一般頻率比較高，而且是方波，上升沿時(shí)間比較陡，能量比較強(qiáng)，會(huì)產(chǎn)生很大的輻射。通常其倍頻點(diǎn)輻射超標(biāo)會(huì)更嚴(yán)重。

在今年的項(xiàng)目中，遇到過(guò)一次時(shí)鐘頻率超標(biāo)，但是解決的周期比較長(zhǎng)。 ①懷疑過(guò)走線(xiàn)敷銅包地的問(wèn)題，改過(guò)一次板； ②懷疑買(mǎi)到假芯片，本身質(zhì)量問(wèn)題，換過(guò)兩次芯片廠家； ③嘗試用銅箔屏蔽，效果不理想。

最后，我們?cè)跁r(shí)鐘信號(hào)上嘗試用磁珠+電容或電阻+電容匹配的方式。目的是改變信號(hào)質(zhì)量，讓波形變緩，匹配后信號(hào)會(huì)有很大的改善，輻射也會(huì)降很多。但是有一個(gè)問(wèn)題，緩到什么程度呢？首先必須得保證設(shè)備正常工作，然后還需要經(jīng)過(guò)多次測(cè)試和驗(yàn)證。

之前有朋友推薦過(guò)展頻晶振，它的原理是通過(guò)對(duì)尖峰時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)制處理，使其從一個(gè)窄帶時(shí)鐘變?yōu)橐粋€(gè)具有邊帶的頻譜，將尖峰能量分散到展頻區(qū)域的多個(gè)頻率段，從而達(dá)到降低尖峰能量，抑制EMI的效果。

聽(tīng)起來(lái)還不錯(cuò)的樣子。由于項(xiàng)目的時(shí)間節(jié)點(diǎn)和晶振的價(jià)格，當(dāng)時(shí)沒(méi)有用這種方案，如果有用過(guò)的朋友可以告知一下。

5.差模干擾的產(chǎn)生及解決辦法

差模干擾存在于L-N線(xiàn)之間，電流從L進(jìn)入，流過(guò)整流二極管正極，再流經(jīng)負(fù)載，再回到N。在這條通路上，有高速開(kāi)關(guān)的大功率器件，有反向恢復(fù)時(shí)間極短的二極管，這些器件產(chǎn)生的高頻干擾，都會(huì)從整條回路流過(guò)，從而被接收機(jī)檢測(cè)到，導(dǎo)致傳導(dǎo)超標(biāo)。

差模干擾的整改有以下方法：

1.在火線(xiàn)L和零線(xiàn)N之間套磁環(huán)

2. 增大X電容容值

3. 增大共模電感感量，利用其漏感，抑制差模噪聲

6.共模干擾的產(chǎn)生及解決辦法

共模干擾存在于電源輸入線(xiàn)與大地之間的寄生電容，干擾噪聲通過(guò)該電容流向大地，在LISN-電源線(xiàn)-寄生電容-地之間形成共模干擾電流，從而被接收機(jī)檢測(cè)到，導(dǎo)致傳導(dǎo)超標(biāo)。

共模干擾的整改有以下方法：

1.在地線(xiàn)上套磁環(huán)。

2.加大共模電感的感量。

3.主板盡可能接地，減小對(duì)地阻抗，從而減小線(xiàn)纜與大地的寄生電容。

7.BUCK電源引起的傳導(dǎo)干擾的解決辦法

在電路中，我們常用BUCK芯片，將輸入的+12V轉(zhuǎn)化為+5V或+3.3V給其他芯片供電。BUCK芯片是一個(gè)開(kāi)關(guān)電源，其開(kāi)關(guān)頻率會(huì)影響傳導(dǎo)輻射導(dǎo)致不通過(guò)，這是很常見(jiàn)的問(wèn)題。

除了嚴(yán)格參考芯片手冊(cè)進(jìn)行布板，在畫(huà)PCB時(shí)更要注意覆銅和包地，特別要注意保持地回路的良好性。

編輯：黃飛

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