第一篇：電子產(chǎn)品EMC設(shè)計

電子產(chǎn)品EMC設(shè)計

1、EMC概述

EMC術(shù)語、EMC試驗項目、EMC測試標準、EMC認證（CE、FCC、3C）

2、輻射發(fā)射RE 2.1基本設(shè)計方法

輻射發(fā)射原理、差模輻射和共模輻射模型、共模輻射場強計算公式、差模輻射場強計算公式、減小共模和差模干擾關(guān)鍵、EMC三要素、RE整改：電纜(信號/電源)是否超標、結(jié)構(gòu)屏蔽是否致超標、單板是否致超標。

2.2信號電纜電纜輻射原理、同軸電纜設(shè)計、平衡電纜設(shè)計、USB電纜設(shè)計、屏蔽電纜轉(zhuǎn)接介質(zhì)、屏蔽線進出屏蔽體設(shè)計。

2.3結(jié)構(gòu)屏蔽設(shè)計如何進行縫隙的屏蔽設(shè)計、信號線進出屏蔽體設(shè)計、屏蔽機箱設(shè)計、屏蔽搭接設(shè)計案例。

2.4接口濾波接口濾波、濾波器設(shè)計、電源接口濾波電路、接口濾波器件參數(shù)調(diào)整、一般信號接口濾波設(shè)計、電源接口濾波設(shè)計。

2.5EMI預(yù)防性設(shè)計單板濾波設(shè)計、晶振電源濾波電路、時鐘輸出匹配濾波設(shè)計、總線信號輸出匹配濾波設(shè)計、主芯片電源濾波設(shè)計。

2.6電路板級EMC設(shè)計走線減小環(huán)路、接口地處理、濾波器前后走線、改善晶振布線、雙面單板設(shè)計。

2.7其它設(shè)計方法

3、傳導發(fā)射CE 3.1傳導干擾源頭分析差模干擾的測試原理、共模干擾的測試原理、開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾點、如何定位差模和共模干擾。

3.2傳導耦合途徑分析差模噪聲耦合途徑、共模發(fā)射由分布參數(shù)形成耦合途徑、分布電容。

3.3傳導發(fā)射整改方法對干擾源的抑制、傳導差模噪聲的抑制方法、傳導共模噪聲的抑制方法。

4、靜電抗擾度ESD 4.1ESD基本知識

靜電干擾與危害原理、靜電放電敏感分級、常見半導體器件的ESD易損值、電磁脈沖效應(yīng)。

4.2常見靜電整改器件常見靜電整改器件、TVS管原理、壓敏電阻。

4.3靜電問題整改思路靜電試驗介紹、靜電放電的傳導方式、靜電的強電場效應(yīng)、靜電放電的發(fā)射方式。

4.4靜電問題整改思路空氣放電問題定位空氣放電的定位、結(jié)構(gòu)處理、關(guān)鍵電路處理、PCB布線處理、軟件處理、鍵盤空氣放電ESD問題定位。

4.5接觸放電問題定位器件設(shè)計注意、器件PCB布局設(shè)計注意、敏感電路局部屏蔽處理。

5、電快速瞬變脈沖群 5.1EFT干擾現(xiàn)象介紹

電快速瞬變脈沖群的起因、容易出現(xiàn)問題場合、干擾的特點。5.2EFT干擾機理分析 信號發(fā)生器電路、EFT信號波形、EFT干擾成分、EFT干擾耦合途徑、EFT干擾與分布參數(shù)、EFT機理。

5.3EFT干擾整改思路干擾信號的耦合、干擾性質(zhì)、解決思路。5.4EFT干擾整改常用器件磁環(huán)、電容、共模電感、其他器件。

6、測試儀器與工具探頭介紹、簡易探頭實物、探頭的種類、使用磁場探頭進行結(jié)構(gòu)縫隙泄漏定位、使用電場探頭進行幅度測量、產(chǎn)品定位與解決流程。

7、常用EMC濾波器件頻譜分析電容的作用、單板使用的濾波電容、電容元器件頻譜分析、差模電感的作用、差模電感在實際的產(chǎn)品上應(yīng)用、差模電感元器件頻譜分析、共模電感的作用、共模電感在實際產(chǎn)品上的應(yīng)用、共模電感元器件頻譜分析、電阻在EMI中的作用、電阻元器件頻譜分析、磁珠的作用、磁珠在實際產(chǎn)品中的應(yīng)用、磁珠元器件頻譜分析。

第二篇：電子產(chǎn)品EMC處理入門

電子產(chǎn)品EMC處理入門

CE認證中EMC測試，有三個重要部分：電磁兼容ＥＭＩ，靜電ＥＳＤ，電源浪涌。

第一個部分：EMI電磁兼容

圖一，實驗室EMI報告實例，各個試驗室的報告大致一致，上圖是平板電腦在插充電器播放SD卡里的視頻的掃描結(jié)果。橫坐標是頻率30-1000MHz，縱坐標是輻射強度dBuV/m,圖中表示在162.041這個頻點上面輻射超標。

主要是防止電子產(chǎn)品的輻射尖峰高于標準，對周圍的其他電器設(shè)備，例如電視，音響，心臟起搏器等產(chǎn)生干擾。

這個標準限值是40dB，自己掃起來會比較麻煩，設(shè)備條件也達不到CE的要求，所以一般是先去實驗室微波暗室先對全頻段掃一遍。然后回公司用頻譜儀輔助整改。實驗室價格大多是標價700一小時，最少半小時算，一般打6-8折。就是400-500一小時左右。一般簽約長期合作會按6折算的。

另一個方面是PCB發(fā)散的DB值比較高的電磁波會導致wifi,3G,GPS,BT天線受到干擾而信號變差，靈敏度（信號分辨率）降低，體現(xiàn)在GPS上是搜星速度變慢且信號dB值降低。Wifi上面則是到一定距離以后就無法正常播放視頻。

EMI后期處理主要方法是做好屏蔽罩，包導電布，（導電布要良好接地），使用排阻和共模電感這些方法。3G4G和wifi的超標波峰則是通過匹配ANT線上的電容電阻和修改固件來降低某個頻點的發(fā)射功率來改善。

對于PCBlayout 的修改和預(yù)防，有這幾個方面：

a、輻射比較大的線走內(nèi)層；主要是高速的信號線和時鐘線，例如HDMI，MIPI，USB，wifi SOIO，TF SDIO，CAM 等

b、走線和電源避免出現(xiàn)直角和銳角，覆銅和銅箔要做好倒角；地線走線端點要打過孔

c、走線折角越大越好，越平滑發(fā)散越??；

d，高速線和時鐘線要做好阻抗，特征阻抗可以保證電磁波剛好被接收端接收。如果阻抗差得較大，就會出現(xiàn)乒乓球效應(yīng)，部分信號會反射回來反復激蕩，最終變成電磁波發(fā)散出去，一般某種信號線的特征阻抗和該信號的頻率和波形有關(guān)，控制阻抗的方法是控制走線寬度，走線間距，阻抗線要求相鄰的地層是完整的，作為“參考平面”。板廠還有控制隔層（也叫介質(zhì)層/絕緣層）厚度和控制走線銅厚等方法來控制阻抗。一般計算阻抗使用的是SI9000軟件。

e、對于屏，SD卡，HDMI，WIFI，攝像頭的時鐘線，要求做好包地；還有板載GPS模塊的時鐘也要做好包地，這些是導致輻射超標的元兇。還有HDMI，MIPI屏，USB的差分線，也要做好阻抗和包地，以上的重要信號線，有條件都要走內(nèi)層。其他的比如DCDC電源和PMU等一般都要加屏蔽罩來降低輻射強度。大量的電感的輻射也不能忽視。

平板電腦和手機CE的EMI測試有這幾個模式：

前攝像頭插SD卡錄像模式，后攝像頭插SD卡錄像模式，前后攝像頭自動連拍（apk實現(xiàn)）模式，HDMI用SD卡放視頻模式，電腦拷貝文件到平板電腦模式測試。

其中最難通過的是HDMI模式和USB傳輸模式。這兩個項目都要求選用極好的，帶屏蔽的，已經(jīng)通過了EMI標準的傳輸線來測試才比較好通過。

如果在第一次試產(chǎn)完畢就完整的掃描一下不加外殼的樣機在各個工作模式下的輻射參數(shù)，然后通過增加和調(diào)整磁珠，皮法級的電容、共模電感，排阻的值，修改走線，優(yōu)化走線的阻抗值這些方法來改善EMI，還是很好解決的。

有些公司設(shè)立了EMI工程師這個職位主要任務(wù)就是用這些方法來改善PCB，國際化的電子產(chǎn)品都需要過3C（中國）、CE（歐洲）、FCC（美國）等認證。南美市場和韓日臺等也有自己的認證，大致標準和以上三種差不多。

第二部分：靜電測試（ESD）

這個主要測試項目有兩個，空氣放電（距離5mm左右放電，這個產(chǎn)品各個部位都要打）和接觸放電（就是放電頭接觸打，只打手摸得到的導電部分，比如USB座子、HDMI座子，SD卡座子外緣,金屬邊框和外殼等。

這個靜電測試主要是保證空氣干燥的環(huán)境下，電子產(chǎn)品能夠和平時一樣正常工作。

比如沙漠地區(qū)，和各國的冬天，一般都是空氣濕度低，衣服摩擦產(chǎn)生靜電就會很多，汽車運動中摩擦產(chǎn)生的靜電還要大一些，這些靜電的電壓都有4—10KV左右。

一般平板電腦的標準是接觸放電±4KV，空氣放電±8KV；有些客戶要求嚴格些的要求是接觸放電±6KV，空氣放電±10KV；汽車電子的靜電認證標準要高于平板電腦。

測試的模式有關(guān)機測試，開機桌面模式測試，還有播放視頻測試等。都要把接觸放電和空氣放電對相應(yīng)部位過一遍，一般都是打一次靜電用接地線放上去把靜電放掉，每個部位打10次。而且正負高壓都要測試。正負高壓測試結(jié)果有時會不同。

測試的標準是電子功能要正常，各個模塊工作正常，沒有死機花屏概率性關(guān)機，損壞無法開機等現(xiàn)象出現(xiàn)。測試前要經(jīng)過軟硬件測試和老化測試，確保樣機ok，如果測試后拿回去老化出現(xiàn)概率性死機，也是不通過的，但是一般不影響過認證。

深圳大多數(shù)實驗室都是測靜電標價500一小時，有專業(yè)的靜電測試房和測試設(shè)備，一般也是6-8折。一般半小時可以搞定，包括整改。

靜電處理的方法的核心是導通到地，比如USB和SD卡的座子到地平面多打過孔，使靜電從電阻最小的通路進入地平面；還有就是在信號線和電源線上面加靜電管/TVS管，該元件在電壓超過限值的時候會由超大電阻變成極小電阻，將靜電導入地平面。

還有一個后期最常用的方法就是用導電布和導電泡綿把靜電導入地平面，或者在塑料后殼上面貼大面積導電布或者鋁箔紙做一個存儲靜電的“大水池”，再用導電泡棉把出問題的部位的導電部分和這個大水池還有充分接地。

第三部分，浪涌測試。

手機平板只是測試充電器。插拔過程瞬間，手機平板那種5V充電器的瞬間電壓一般在15V左右，只有一個波峰。這個波峰比較容易造成電子產(chǎn)品損壞，比如擊穿輸入口附近的濾波電容或者某些電源IC導致短路。

質(zhì)量越好的充電器這個參數(shù)壓得約低。充電器空載的時候這個波峰會比帶負載時高一些（3-10V）。捕捉這個插拔浪涌電壓的方法是用電子負載儀來模擬電子產(chǎn)品作為負載。然后用示波器單次來自動捕捉USB-5V上的這個浪涌電壓。捕捉10次取平均值。

CE標準是要求把這個峰值壓在負載10V，空載12V。

汽車電子由于點火線波動更大，對于浪涌的測試會要求更高。

我們要增加對浪涌電流的承受能力，一個是在DC12V上面要盡量使用耐壓30V以上的電容，另一個是在DC12V和PWR上面使用TVS管；但是由于TVS管被過高的持續(xù)電壓擊穿后會造成短路燒壞殼子，所以必須放在保險絲和過壓保護IC后面，或者DCDC后面。

還有就是要在電源線，地線和銅箔和過孔上留足余量。

過孔電流計算，按照0204過孔周長0.6mm,0305過孔0.9mm，（等價與走線）來算；溫升控制要求低于10度，1mm，1orz,按照1.5-2A電流來算,留足余量3-5倍，板子的穩(wěn)定性就可以好很多。

最后就是元件例如DCDC選型的時候選耐壓高的，12V以下其實考慮這方面的并不多。

這些方法總結(jié)起來就是做好電路規(guī)劃，選好電容，加TVS，注意走線過孔。同時還要注意電流補償產(chǎn)生的上沖，還有瞬間功率太大造成的下沖問題（軌道塌陷）。

最后講一講信號處理這部分，藍牙很好過，基本測試要求100KB/S很好過，原理圖沒錯基本就沒問題。一般都是和FM、WIFI做在一起了。

WIFI的話要求把阻抗做好，走線較長的話拐角用圓弧，有合適的匹配電容電阻，如下圖就是一個WIFI天線做得比較好的。

還有好的天線廠也很重要，例如固戍云希大部分wifi天線可以做到距離25M穿一道墻，wifi apk測試53-58dB左右，25m播放網(wǎng)絡(luò)視頻緩沖在10S以內(nèi)，而且不會中斷。但是云希調(diào)3G4G天線只是還行，勉強達到標準，70分。GPS FPC天線也一般。

另一家比如南斗星和圣瑪爾在GPS和3G，4G天線上面有更好的表現(xiàn)。wifi驅(qū)動本身對信號也是有很大影響的，如果對wifi信號強度要求比較高，可以直接讓供應(yīng)商把通過調(diào)節(jié)軟件固件把wifi發(fā)射功率調(diào)高一些（一般都設(shè)為22.5dB 的發(fā)射功率），從天線座子用端子把信號接出來，用網(wǎng)分，8960，頻譜儀和CM300，CM500這些儀器都可以測試發(fā)射功率的，缺乏設(shè)備就可以直接拿去天線廠和模塊廠測試。這個是有源測試。

但是發(fā)射功率調(diào)高，信號質(zhì)量就會下降，例如出現(xiàn)信號波形變形嚴重（EVM值高）還有靈敏度下降的情況，就是25m信號接收到45dB，但是看視頻卻看不了。（靈敏度定義wifi和3G有些不同的，定義為丟包率7%/3%的時候的信號強度，直接可以理解為信號分辨率，主要受干擾/雜波和信號變形影響）

舉例2，目前平板手機基本都是GPS，wifi，藍牙，F(xiàn)M是4合1天線，著重調(diào)WIFI和GPS天線。藍牙和WIFI的頻段很接近的。3G是一根天線，4G一般都要一主一副2跟天線，主要是頻點太多了。

例如4G測試，有1000多個頻點，要測試2-3個小時（Ｃｍ５００自動化測試）。

４Ｇ方面，目前沒有自己畫過，知道做得比較好的有華旭昌，品網(wǎng)和發(fā)掘。之前４Ｇ都是和他們合作的，需要買ＣＭ５００，不然很難搞定，基本必須要一個通信工程師來調(diào)模塊各個頻點的發(fā)射功率的的，要不然某些頻點（某些地區(qū)）信號表現(xiàn)會比較差。

第三篇：電子產(chǎn)品的EMC整改方法實例分享

電子產(chǎn)品的EMC整改方法實例分享

摘要

EMC的各種指標是目前在所有標準要求的項目中，在產(chǎn)品設(shè)計時最難以達到的；由于EMC的設(shè)計經(jīng)驗較少，經(jīng)常在設(shè)計完成之后才進行EMC測試，一旦測試發(fā)現(xiàn)問題，會出現(xiàn)產(chǎn)品準備上市銷售時EMC的問題總是沒有時間解決，項目不斷的延遲，需要再花費大量的時間去解決，相信這是每位遇到EMC問題的研發(fā)人員的深刻體會。電子產(chǎn)品的輻射發(fā)射與傳導發(fā)射兩個項目，是國家3C認證標準（GB13837-2012、GB9254-2008）強制檢測的項目，而電子產(chǎn)品在這兩個項目上花費的整改周期也很長，為此，本文根據(jù)從事EMC實驗室工作多年經(jīng)驗的同事心得，并結(jié)合有關(guān)資料，總結(jié)出以下EMC整改方法與整改措施。

1．EMC相關(guān)知識介紹

1.1 EMC Electromagnetic compatibility，電磁兼容性（EMC=EMI+EMS），EMI（Electromagnetic Interference）：電磁干擾，主要包括輻射發(fā)射、傳導發(fā)射。EMS（Electromagnetic Susceptibility）：電磁抗擾度，主要包括輻射抗擾、傳導抗擾。1.2 EMC定義及要素

EMC定義：在同一電磁環(huán)境中，設(shè)備能夠不因為其他設(shè)備的干擾影響正常工作，同時也不對其他設(shè)備產(chǎn)生影響工作的干擾。EMC三要素如圖1，缺少任何一個都構(gòu)不成EMC問題。

2．整機測試出現(xiàn)的EMC超標，主要是30M-1G的輻射問題，主要采取以下方法

2.1 首先整機用電腦測試軟件進行水平極化方向和垂直極化方向的預(yù)掃，若出現(xiàn)超標噪聲點，初步判斷輻射主要是由水平線還是有垂直線產(chǎn)生的

當接收天線為水平時噪聲強度較高，可以推測此噪聲來源主要是由產(chǎn)品內(nèi)或外的水平線所造成，而當接收天線為垂直時噪聲強度較高，可以推測此噪聲來源主要是由產(chǎn)品內(nèi)或外的垂直線所造成，2.2 判斷最大輻射位置

在EMC測試時，除了天線要測試水平與垂直二個極化方向外，待測物的桌子要旋轉(zhuǎn)360度，記錄最大的噪聲讀值，因此當發(fā)現(xiàn)噪聲無法符合時，除了先判斷水平和垂直噪聲的差異外，便是要將待測物旋轉(zhuǎn)到最大的噪聲位置，由于電子產(chǎn)品其噪聲的輻射往往會在某一個角度最大，而此時待測物面向天線的位置，往往是造成輻射的來源，通常要分析這位置附近的組件、導線及屏蔽效果，如此則較容易鎖定范圍，再仔細分析問題 2.3 判斷輻射主要是由共?；虿钅ｒ}擾產(chǎn)生的

對噪聲頻譜預(yù)掃圖形進行分析，若看到整個頻帶的基線為一寬帶的噪聲，我們可以視為共模騷擾的噪聲，若其上一支支單獨的噪聲點可以視為差騷擾模噪聲。將噪聲分布情形分成共模騷擾和差騷擾模的作用，主要便是要判斷其分別造成的輻射來源機制，如此幫助找到問題點及對策的方法。

造成共模騷擾的原因主要是接地與屏蔽，也就是當發(fā)現(xiàn)的噪聲非常高時，則要先考慮產(chǎn)品內(nèi)的接地與屏蔽的問題。而造成差騷擾模的原因則主要是線的問題，包括電路板上的布線、產(chǎn)品內(nèi)部的各種導線及外部的連接線，故要從連線和PCB布線來找出問題，能夠從這兩個方面先把問題厘清，對于深入細部的修改是很有幫助的。2.4 用諧波判斷噪聲源

大部份噪聲測試的頻譜圖，皆可以看到如下之一支支等距的噪聲，這一支支等距的噪聲亦即為噪聲的諧波，通?？捎善渑袛嘣肼暤膩碓础?/p>

計算每一支等距噪聲差，即為噪聲的源頭頻率，一般為晶振，內(nèi)存時鐘等，由于在電路板上往往會使用數(shù)個不同頻率的晶振、時鐘，以致有時無法判斷是那一個晶振、時鐘所造成，利用這個方法有時可以很快的確定是那一個晶振、時鐘造成，然后再出對策，如此可省除逐一拆除晶振、時鐘判斷，或者在電路板上逐一割線判斷的麻煩。2.5 用頻譜儀對噪聲點進行判斷

除了使用諧波的觀念來判斷噪聲的來源外，尚可將噪聲點展開來判斷，也就是將頻譜分析儀的范圍減小，然后研究造成的機制。

由于造成輻射噪聲的成因很多，而產(chǎn)品也可能有多種功能組件會引起噪聲干擾，通常頻譜分析儀設(shè)定由30MHz測到1000MHz，如此可以很快看出有那些噪聲無法符合要求，但是因為頻寬設(shè)定太大，故噪聲幾乎都是一支一支的狀態(tài)顯現(xiàn)，無法對寬帶噪聲進行分析，如果我們將頻譜的范圍減小到100kHz，此時便可對產(chǎn)生噪聲的波形進行具體分析，結(jié)合產(chǎn)品電路找到噪聲源。2.6 以液晶電視為例

在不影響電源開機的情況下可以將導線或連接線逐一取下，看頻譜分析儀的噪聲大小，以此確定輻射源，采取相應(yīng)對策：

（1）對上屏線產(chǎn)生的輻射騷擾，改變上屏線走向，將上屏線與液晶屏金屬背板用導電布連接；改變軟件參數(shù)，對上屏頻率展頻；

（2）對各種連線產(chǎn)生的輻射騷擾，改變連線的走向，將連線用導電布與液晶屏金屬背板連接；

（3）主板產(chǎn)生的輻射騷擾，用導電泡綿將主板CPU、內(nèi)存與液晶屏金屬背板連接；（4）接地不良產(chǎn)生的輻射騷擾，擰緊金屬接地螺釘，增加接地點；（5）在引起輻射超標的連接線上加磁環(huán)。

3．整改實際案例

3.1 針對產(chǎn)品已經(jīng)研制結(jié)束的整改措施

3.1.1 現(xiàn)象：空調(diào)KFR-72LW-Q1V傳導測試不合格

對策：在電源端加磁環(huán)后測試合格。

3.1.2 現(xiàn)象：液晶電視LE40C19市場審核輻射場強測試不合格

對策：將揚聲器線與液晶金屬背板相連（通過導電布），測試合格。3.2 針對產(chǎn)品在研制階段的整改措施

典型的產(chǎn)品電磁輻射問題，有一些頻率點上超出標準的要求，由于輻射發(fā)射的測試不確定度很大，各個實驗室之間的測試結(jié)果差異很大，許多公司都要求輻射發(fā)射的測試結(jié)果有 4-6dB的余量。

類似輻射發(fā)射超標的情況經(jīng)常發(fā)生，要想解決，須弄清楚輻射產(chǎn)生的根本原因，據(jù)筆者分析，可能的輻射問題來源有：（1）印刷線路板中走線問題引起的 在PCB 板走線中應(yīng)該注意一些高速信號的回流路徑，我們知道信號即有電壓也會存在電流，而信號電流總是要流回其源頭，如果高速信號的回流路徑過大，形成環(huán)路，很容易對外輻射能量。

（2）連接 PCB 板的電纜引走的問題

與電路板相連的電纜也是產(chǎn)生輻射問題的原因之一，因為高速信號電流在電纜中流動由于環(huán)路和阻抗不匹配等原因很易對外產(chǎn)生共模或差模的電磁輻射。同理，在多層電路板中，如果疊層設(shè)計不合理，疊層之間的電磁場耦合存在天線效應(yīng)，對外進行能量輻射；輻射的能量從哪里出來，如何解決？通常要花費工程師相當長的時間來進行分析解決。通過仿真分析結(jié)果則很清晰表明的產(chǎn)生輻射問題的機理，在高頻狀態(tài)下，電流總是尋找最短路徑回到源端，在存在障礙的情況下（高阻抗、環(huán)流面積大）就會對產(chǎn)生輻射。

5．總結(jié)

總之，解決EMC的問題應(yīng)該在產(chǎn)品研發(fā)的過程之中予以解決，而不是在產(chǎn)品研發(fā)完成之后再進行修補，在設(shè)計中應(yīng)遵循一些EMC的設(shè)計規(guī)則，項目團隊對電路設(shè)計和PCB設(shè)計進行評審，并在每個研發(fā)階段應(yīng)進行相應(yīng)的EMC工程測試，以發(fā)現(xiàn)潛在的問題。從EMC問題產(chǎn)生的根源上解決問題永遠比在表面上解決（如屏蔽）要好的多，且成本更低，在整個項目研發(fā)流程中，對EMC問題解決的越晚，所產(chǎn)生的成本會更高。（本文由EMC整改實驗室德普華檢測編輯整理發(fā)布，僅供參考閱讀）

第四篇：PCB EMC設(shè)計指南總結(jié)

PCB EMC設(shè)計指南總結(jié)

對于靜電放電問題的解決方案，可按以下十二條規(guī)則來進行（按優(yōu)先順

序排列）：

1、PCB上的非絕緣機殼地線必須與其他走線相距至少2.2毫米。這適用于連接到機殼地上的所有物體，包括軌線；

2、機殼地線的長度不應(yīng)超過其寬度的五倍；

3、使未絕緣的電路與操作人員可觸摸到的PCB區(qū)域或未接地的金

屬物體相隔至少2厘米以上；

4、電源線與地線要么并排平行地放在PCB的同一層上，要么放在相鄰的兩層；

5、地平面和地線必須連成網(wǎng)格狀。在任意一個方向上，垂直地線與水平地線至少每隔6厘米連接一次。尤其是雙面PCB板，也就是說，PCB板的第一層可以布水平的地線，而第二層可布垂直的地線，必須至少每隔6厘米放置一個過孔以將兩者相連（當然，在小于6厘米的地方進行連接是更好的，地平面比地線網(wǎng)格要好一些）；

6、所有信號線必須在地線面邊緣或地線以內(nèi)13毫米以上。地線既可以布在與信號線相同的層，也可布在與之

緊挨著的層上。如果信號線的長度達到30厘米或其以上，則必須在其旁邊放置一根地線，在信號線上方或其

相鄰面上放置地線也是可以的；

7、電源線與地線之間跨接的旁路電容器，彼此之間的距離不能大于8厘米（這樣每片集成塊可能會有多個旁路

電容相連）；

8、相互之間連線較多的元件要靠在一起；

9、所有元件必須盡可能靠近I/O連接器（注意，首先應(yīng)滿足第3條）；

10、將PCB的空余部分全部填以地線（應(yīng)注意在每隔6厘米的地方

進行連接以產(chǎn)生地線網(wǎng)格）；

11、如可能的話，將饋送電源線或信號線從PCB板的邊緣中心處引出，而不應(yīng)從某一個角上引出來。

12、對于特別敏感且較長的信號線（30厘米或更長），應(yīng)每隔一定

間隔與其地線對調(diào)。

注意：這些設(shè)計規(guī)則必須應(yīng)用到系統(tǒng)內(nèi)的所有PCB板上（例如主板及插在上面的板卡）。例如，當應(yīng)用第2條時，機殼地線長度包括母板

與子板所有地線的長度之和。

第五篇：EMC整車設(shè)計要求標準

電動汽車車載電器部件要滿足相應(yīng)EMC技術(shù)要求，就應(yīng)考慮其內(nèi)部元器件和導線的合理布排，并做相應(yīng)的測試及優(yōu)化工作。由于整車電氣系統(tǒng)為各電器部件及連接線纜的集成體，設(shè)備之間的相互影響加劇了電磁環(huán)境的復雜性，部件級EMC測試和整車EMC測試關(guān)聯(lián)解析難度大。同時各車型在功能、市場定位、系統(tǒng)架構(gòu)與布局、零部件電磁特性、集成度等方面可能存在較大差異，很難給出一個或一組統(tǒng)一的定量化指標去適合于所有電動汽車。

在EMC設(shè)計、管理等方面，國內(nèi)電動汽車廠普遍存在以下幾方面問題：

①EMC工作主要由EMC工程師開展，缺乏系統(tǒng)內(nèi)協(xié)作；

②EMC工作主要圍繞電器部件及整車的EMC測試展開，EMC設(shè)計不足；

③電器部件EMC設(shè)計和整車EMC設(shè)計脫節(jié)，EMC問題幾乎全部由車載電器部件承擔責任；

④企業(yè)歷史短，缺乏專業(yè)的EMC設(shè)計經(jīng)驗，缺乏規(guī)范的EMC研發(fā)、管理流程。

本文參考系統(tǒng)級電磁兼容設(shè)計思想，并借鑒國外電動汽車的優(yōu)秀EMC設(shè)計方法，提出一種電動汽車系統(tǒng)級EMC開發(fā)方法，該方法建立的系統(tǒng)開發(fā)流程貫穿實施于車輛開發(fā)各流程中，整車一次性通過EMC法規(guī)測試，并做到了系統(tǒng)內(nèi)的良好兼容性。

1、電動汽車系統(tǒng)級EMC設(shè)計思想

系統(tǒng)電磁兼容問題在分析方法、設(shè)計方法、試驗方法方面，均為系統(tǒng)工程問題。

電動汽車系統(tǒng)級EMC設(shè)計思想：綜合考慮電器部件性能及功能完整性、可靠性、技術(shù)成本、車身輕量化、產(chǎn)品上市周期等各種因素，確定布局和技術(shù)控制狀態(tài)，選取材料、結(jié)構(gòu)和工藝，在車輛研發(fā)的各階段，以最低的成本、最有效的方式將接地、屏蔽及濾波等設(shè)計思想及具體措施實施到產(chǎn)品或系統(tǒng)中，在測試階段做出詳細的EMC測試評價、優(yōu)化及管理，最終形成一套可行性高的正向開發(fā)設(shè)計方法或流程。

在產(chǎn)品質(zhì)量前期策劃（advancedproductqualityplanning，簡稱APQP）過程中，新產(chǎn)品研發(fā)過程一般由5個階段組成：計劃定義和項目、產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)驗證、過程設(shè)計和開發(fā)驗證、產(chǎn)品和過程確認，以及反饋、評估和糾正措施，APQP進度圖如圖1所示。

借鑒APQP流程，電動汽車系統(tǒng)級EMC開發(fā)流程可包括：EMC規(guī)劃階段、EMC系統(tǒng)架構(gòu)布局階段、EMC設(shè)計階段、EMC系統(tǒng)測試及狀態(tài)凍結(jié)階段以及EMC評估、評審和優(yōu)化階段。

上述各階段需要車型設(shè)計總師、項目經(jīng)理、EMC專家、EMC工程師、電氣工程師、線束工程師、總布置工程師、結(jié)構(gòu)工程師、測試工程師以及各電器部件供應(yīng)商等協(xié)作參與，共同完成。

2、電動汽車系統(tǒng)級EMC設(shè)計開發(fā)流程

2.1 EMC規(guī)劃階段

本階段工作內(nèi)容是在分析整車技術(shù)規(guī)范（VehicleTechnicalSpecificaTIon，簡稱VTS）初稿的基礎(chǔ)上，對表1中列舉的內(nèi)容進行研究，重點掌握現(xiàn)有電器部件EMC特性，并編寫整車EMC設(shè)計指導書等報告，為EMC系統(tǒng)架構(gòu)布局提供重要依據(jù)。

表1 EMC 規(guī)劃階段主要工作內(nèi)容

2.2 EMC 系統(tǒng)架構(gòu)布局階段

本階段是整車系統(tǒng)級EMC 開發(fā)流程中最為關(guān)鍵的一步，其核心工作內(nèi)容可歸結(jié)為“先由面建點，再由點連線”。

“面”即為由車身、車身支架、12 V 蓄電池負極等建立的參考地。

“點”為車載電器部件，以規(guī)劃階段編寫的《高壓部件布局布置指導性設(shè)計報告》、《CAN 網(wǎng)絡(luò)線束布局布置指導性設(shè)計規(guī)范》等報告為指導，綜合考慮車身數(shù)模及電器零部件初版數(shù)模，對車載關(guān)鍵電器部件進行布局。優(yōu)先進行動力蓄電池布置；根據(jù)驅(qū)動方式、冷卻系統(tǒng)、可安裝位置、質(zhì)心坐標等確定電機本體大致布置；結(jié)合功能性要求、碰撞安全性法規(guī)要求、IP 防護、安裝便利性、美觀等，確定其它電器部件布局。“點”還包括抽象的接地點，隨著電器部件布局位置確認而確定。接地點的選取應(yīng)以就近接地、系統(tǒng)接地網(wǎng)絡(luò)的合理、可維護為原則。

“線”即為前面建立的各“點”之間的互連線纜，是整車電氣系統(tǒng)的重要組成部分。線纜布置的基本原則：盡量短、避免交叉、走向美觀、安裝固定方便。以i-MiEV 車底盤下線纜布局（見圖2）為例，其線纜短、線纜無交叉的特點顯而易見。

優(yōu)先考慮系統(tǒng)布局這一策略是成本最劃算的一種EMC設(shè)計方法，對系統(tǒng)進行布局劃分，使對干擾電流的控制成為可能。

整車EMC架構(gòu)布局需要綜合考慮各種技術(shù)要求，并將EMC技術(shù)融入到產(chǎn)品架構(gòu)設(shè)計中去。圖3為某型號電動汽車布局差異對比圖，與圖3（a）相比，圖 3（b）所示布局方案更合理，線纜走向更規(guī)范，整車碰撞安全性也更高。兩種布置方案下電器部件殼體設(shè)計、連接器選型等均存在較大差異，說明若布局階段 “點”規(guī)劃不合理，會導致整車電氣系統(tǒng)架構(gòu)布局的變更，其對整車設(shè)計成本、上市周期等均帶來較大變化。整車設(shè)計初期，不建議所有電器部件都做出開模計劃，同時從整車設(shè)計角度，“點”也應(yīng)該符合“面”的規(guī)劃，即使一些電器部件前期已開模且適用于一些車型，也應(yīng)該根據(jù)本車型布置要求，在評審后重新制定開模計劃。

（b）布局整齊

圖3某型號電動汽車布局差異對比（網(wǎng)絡(luò)資料）

圖4為某車型不合理的電機系統(tǒng)（電機和電機控制器）布局圖，該布局導致U、V、W線纜過長，根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，該方案存在輻射發(fā)射超標風險，EMC評審不通過，該布局方案未獲批準。

布局合理最基礎(chǔ)，其經(jīng)濟性也最高。車內(nèi)電子通信設(shè)備的日益增多使互連系統(tǒng)的排布密度大幅度增加，加上車載系統(tǒng)狹小的內(nèi)部空間，因而對前期系統(tǒng)架構(gòu)布局提出了更高的要求。

表2列舉了本階段主要輸出報告。

2.3 EMC設(shè)計階段

EMC設(shè)計雖然不是什么新鮮技術(shù)，但其需要大量專業(yè)設(shè)計、制造工藝以及管理等知識的支撐，并要參考一切可以指導團隊和員工決策或行動的信息、標準、規(guī)范、法則及經(jīng)驗，最終形成用于指導生產(chǎn)的設(shè)計知識體系，研發(fā)過程中知識流動和轉(zhuǎn)換框圖如圖5所示。

EMC設(shè)計階段主要圍繞EMC三個措施（即接地、屏蔽和濾波）展開，本階段主要的設(shè)計輸出報告如表3所示。

表 3 EMC 設(shè)計階段主要輸出報告

圖4某車型前期不合理的電機系統(tǒng)布局圖

布局合理最基礎(chǔ)，其經(jīng)濟性也最高。車內(nèi)電子通信設(shè)備的日益增多使互連系統(tǒng)的排布密度大幅度增加，加上車載系統(tǒng)狹小的內(nèi)部空間，因而對前期系統(tǒng)架構(gòu)布局提出了更高的要求。表2列舉了本階段主要輸出報告。

接地設(shè)計主要包括接地線的工藝、接地螺栓和螺母選型、接地點防腐蝕處理工藝設(shè)計等。圖 6為某型號電動汽車接地設(shè)計細節(jié)，可作為參考。

（b）接地線和接地螺母

圖6 某型號電動汽車接地設(shè)計（網(wǎng)絡(luò)資料）

屏蔽設(shè)計的關(guān)鍵之一在于高低壓電器部件殼體設(shè)計，如何將工業(yè)設(shè)計等技術(shù)和殼體屏蔽設(shè)計技術(shù)巧妙結(jié)合在一起，體現(xiàn)EMC設(shè)計技術(shù)和藝術(shù)的完美結(jié)合，是本部分的難點。由于殼體開模成本較高，建議全新開模在評審通過后確定。

應(yīng)當指出，在選用屏蔽線纜時，不僅要考慮其屏蔽性能，還要考慮成本、機械強度等特性。當整個電纜受到過多的機械、天氣和潮濕的影響時，影響最嚴重的屏蔽部分就是連接處，通常使用5年之后性能將下降一個數(shù)量級（20dB）。

對于多電纜入口的機箱殼體，為保證屏蔽連接的連續(xù)性，電纜屏蔽連接方法可參考圖7。

a）線纜屏蔽層和殼體端接

b）c）（b）線纜端連接夾具

圖 7 多電纜屏蔽層和殼體電連接（網(wǎng)絡(luò)資料）

（a）電機本體（b）電機及集成控制器

圖8 某型號電動汽車電機系統(tǒng)設(shè)計（網(wǎng)絡(luò)資料）

若考慮成本，部件屏蔽設(shè)計難以做到完美，可考慮系統(tǒng)級解決措施。圖8為某型號電動汽車電機系統(tǒng)設(shè)計，為降低 U、V、W 線纜可能帶來的輻射發(fā)射問題，其在電機端增加一金屬屏蔽盒，在提高 EMC 設(shè)計的同時提高了IP防護等級。

2.4 EMC 系統(tǒng)測試及狀態(tài)凍結(jié)階段

系統(tǒng)電磁兼容試驗技術(shù)包括：試驗規(guī)范制定、標準制定、項目選擇、實施方法、場地建設(shè)、誤差處理等技術(shù)和過程。為保證EMC測試的一致性，系統(tǒng)測試必須在標準的試驗環(huán)境下進行。根據(jù)自身條件建立相應(yīng)測試環(huán)境或選擇測試機構(gòu)，都是不錯的選擇，為節(jié)省測試費用而犧牲零部件或整車EMC性能的做法必將付出沉重的代價。

若脫離整車測試驗證環(huán)節(jié)，零部件EMC設(shè)計很可能出現(xiàn)設(shè)計不足或過設(shè)計問題。EMC 系統(tǒng)測試是系統(tǒng)級EMC設(shè)計流程中重要的環(huán)節(jié)，既用于驗證整車 EMC 設(shè)計的合理性，又為設(shè)計方案優(yōu)化、評審及凍結(jié)提供依據(jù)。在驗證各電器部件EMC設(shè)計符合性的前提下，驗證零部件EMC測試數(shù)據(jù)和整車測試數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，根據(jù)整車測試中暴露出來的問題，首先對整車系統(tǒng)內(nèi)接地措施進行嘗試性優(yōu)化整改，在整改效果難以滿足整車測試需求的前提下，對零部件EMC指標進行有針對性的更改，根據(jù)整改便利性、成本、可靠性、開發(fā)周期等因素確認零部件更改比重，并保證足夠的裕量，從而降低因不確定性等因素帶來的誤差，保證整車測試的一致性。

狀態(tài)凍結(jié)階段，需要隨機抽樣同一批次各電器部件多臺進行測試，在測試數(shù)據(jù)一致性評審通過后，凍結(jié)零部件EMC設(shè)計。同樣，只有整車測試具有足夠的一致性和裕量，整車EMC 設(shè)計數(shù)據(jù)才能凍結(jié)。

本階段主要輸出報告有：《電器部件 EMC 測試分 析報告》、《整車測試分析報告》、《系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化分 析報告》、《XX 零部件EMC優(yōu)化設(shè)計分析報告》、《接地線（含接地螺栓、螺母）鹽霧等試驗分析報告）》、《接地線阻抗測試報告》、《接地點防腐處理工藝設(shè)計評審 報告》、《接地點可維護性評審報告》、《電器部件殼體數(shù)模凍結(jié)報告》、《電器部件EMC設(shè)計方案凍結(jié)報告》、《XX 車型EMC設(shè)計方案凍結(jié)報告》等。

2.5 EMC 評估、評審和優(yōu)化階段

本階段貫穿于系統(tǒng)級EMC設(shè)計的整個流程中，每個階段的評估、評審和優(yōu)化，必須保證零部件設(shè)計和整車設(shè)計具有一定的同步性。評估、評審時既要考慮功能完整性、技術(shù)先進性、可靠性、安全性等設(shè)計因素，還需要 EMC 專家的技術(shù)指導，同時又要綜合考慮設(shè)計美 觀度、可維護性、可工程化、成本等其它因素。

簡單合理的設(shè)計是最好的設(shè)計，這無疑在節(jié)約成本，提高產(chǎn)品良品率，加快上市時間的同時，讓電動汽車EMC設(shè)計的風險降至最低，所以評估、評審階段還應(yīng)堅持簡單的原則。

電動汽車功率部件越來越呈現(xiàn)出小型化、集成化的技術(shù)趨勢，功率部件的EMC設(shè)計仍將是整車EMC設(shè)計的重要內(nèi)容之一。為提高續(xù)航里程而增大電池結(jié)構(gòu)，從而使整車電器系統(tǒng)布局更緊湊，部件間EMI問題更突出。智能化、高頻化等電子電器的安裝加劇了整車通過GB 14023測試的難度，所以，評估、評審階段還應(yīng)堅持與時俱進的原則。

3、結(jié)語

本文從工程應(yīng)用設(shè)計的角度，對整車系統(tǒng)級EMC設(shè)計流程做了詳細描述，而對設(shè)計細節(jié)以及EMC 指標的量化未做具體描述，但整個設(shè)計流程還是非常清晰的。采用系統(tǒng)方法，按照特定的邏輯來組織研發(fā)過程中模糊的、相互糾纏在一起的各種研發(fā)活動，最大程度地減少研發(fā)活動的反復和耦合，使復雜、模糊、混亂的EMC研發(fā)活動流程化，從而提高了EMC設(shè)計工作的效率和質(zhì)量，縮短了開發(fā)周期，減少了研發(fā)成本及產(chǎn)品生命周期的總成本。

在設(shè)計和選用電源濾波器的過程中，系統(tǒng)工程師發(fā)現(xiàn)，加了濾波器以后作用不大，甚至會發(fā)生某些頻段的噪聲變大。

OBC 內(nèi)部均設(shè)計了濾波單元，但由于濾波單元設(shè)計不專業(yè)（包括濾波器輸出阻抗和 OBC 輸入阻抗相互匹配、濾波器拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理等）或受布局空間所限安裝位置不合理等原因，濾波器實際抑制干擾能力較差，傳導發(fā)射超標現(xiàn)象較明顯。

4、總結(jié)

本文所述示例說明了接地、屏蔽以及濾波措施正確合理設(shè)計的重要性。目前電動汽車電子電器零部件越來越多，整車電氣系統(tǒng)（包括各電器部件、互連線纜以及車身架構(gòu)等）建立的電磁環(huán)境也越來越復雜，如何根據(jù)各電器部件自身EMC特性以及所處的電磁環(huán)境等因素，將EMC措施合理體現(xiàn)在整車設(shè)計中應(yīng)是研究的重點和關(guān)鍵。