1、現(xiàn)象描述
某產(chǎn)品為居住環(huán)境所用產(chǎn)品,輻射發(fā)射必須要求符合EN55022的 CLASS B限值。測試時(shí)發(fā)現(xiàn),在120MHz附近有多個(gè)超標(biāo)的頻點(diǎn),其幅頻曲線如下圖所示:
究竟是什么原因?qū)е碌哪兀客ǔR獣?huì)從以下方面去分析:
首先插拔線纜,測試輻射是否來自線纜。
如果不是來自線纜,可以用近場探頭測試是否來自縫隙。
如果來自縫隙的話,就可以針對(duì)縫隙來解決超標(biāo)問題了,如改變縫隙大小,保持縫隙處金屬搭接良好。
還可以通過切斷輻射源來解決問題,通過近場探頭找到板卡中的輻射源,分析是Layout問題還是其它問題,并進(jìn)行針對(duì)性整改,如前面介紹的晶振對(duì)輻射發(fā)射的影響。
2、原因分析
根據(jù)第一章節(jié)介紹的問題解決思路,首先拔去所有外接線纜,發(fā)現(xiàn)輻射結(jié)果依然和之前一樣超標(biāo),所以可以判斷輻射并非來源于線纜。
其次用近場探頭進(jìn)行探測發(fā)現(xiàn),在該產(chǎn)品的模塊安裝處的輻射最大,其結(jié)構(gòu)安裝示意圖如下所示:
在圖中可以看出,模塊和底板都是被屏蔽的,據(jù)了解底板與模塊互聯(lián)處也用導(dǎo)電膠條進(jìn)行了屏蔽處理,并且導(dǎo)電膠條和底板的金屬完全“360°”(注意此處360°加了引號(hào))搭接。
理論上分析,這是一個(gè)很好的屏蔽設(shè)計(jì),導(dǎo)電膠條的使用,使得模塊的屏蔽體和底板的屏蔽體形成一個(gè)完整的屏蔽體。
既然已經(jīng)是一個(gè)良好的屏蔽體,但是為什么用近場探頭還是能夠測得到輻射超標(biāo)呢?
經(jīng)過查看發(fā)現(xiàn),導(dǎo)電膠條在兩個(gè)屏蔽體(底板屏蔽體和模塊屏蔽體)之間的搭接并不理想,存在阻抗不連續(xù)或者等效為結(jié)構(gòu)意義上的縫隙。
改用較厚的導(dǎo)點(diǎn)膠條之后,輻射發(fā)射測試通過,說明原來的導(dǎo)電膠條在兩個(gè)屏蔽體之間的壓力不夠,從而使得導(dǎo)電膠條的壓縮量不夠,搭接點(diǎn)壓力和阻抗成負(fù)相關(guān),如下圖所示:
壓力越大,阻抗越小,最后保持阻抗穩(wěn)定。
兩個(gè)屏蔽體搭接示意圖如下所示:
導(dǎo)電膠條具有一定的可壓縮性,從以上圖中可以看出,在受到的壓力較小時(shí),肉眼很難看出是否有縫隙,用萬用表也無法測試是否阻抗不連續(xù)(因?yàn)槿f用表測的是直流阻抗,在高頻下的阻抗無法測得)。
搭接點(diǎn)的等效電路如下所示:
從等效電路可以看出,搭接點(diǎn)等效為電感、電阻、電容的串并聯(lián)。
如果壓縮量不夠,存在一定的縫隙,在高頻時(shí),阻抗就會(huì)很大。
如下圖所示,在搭接點(diǎn)之間有共模電流流過時(shí),就會(huì)產(chǎn)生較大的共模電壓,這個(gè)電壓會(huì)驅(qū)動(dòng)等效為天線的縫隙,從而形成共模輻射。
3、處理措施
處理措施中除了將導(dǎo)電膠條加厚增加在兩個(gè)導(dǎo)體之間的壓縮量之外,還可以在導(dǎo)電膠條厚度不變的情況下通過將底板PCB墊高來增加壓縮量來實(shí)現(xiàn),如下圖所示:
那處了以上措施還有其它措施嗎?
答案是肯定的,從EMC的三要素(騷擾源、傳播路徑、敏感設(shè)備)來分析,例如還可以通過分析輻射源,將根源消除,從根本上來消除輻射。
修改優(yōu)化后的輻射頻譜圖如下,順利通過。
4、思考和啟示
經(jīng)過上面的分析,我們可以得到如下啟示:
使用導(dǎo)電膠條、泡棉、襯墊之類的屏蔽材料時(shí),不但要保證接觸面上的導(dǎo)電性良好(接觸面去除所有漆), 而且還要保證屏蔽材料一定的壓縮量,但是要注意材料的壓縮限位問題,任何材料受到過量壓縮時(shí)都會(huì)損壞。損壞后,彈性變得很差,也就相應(yīng)地失去了密封作用。
使用屏蔽材料時(shí),同時(shí)也要注意接觸面的清潔,并防止材料的腐蝕。
否則,接觸面的導(dǎo)電性降低,屏蔽效能也會(huì)相應(yīng)地降低。
另外,襯墊與屏蔽體基體之間發(fā)生電化學(xué)腐蝕的一個(gè)必要條件是潮氣和腐蝕性氣體。因此, 防止腐蝕的一種方法就是用一層密封材料將襯墊與環(huán)境隔離開。
縫隙也等效為天線。
通常,搭接點(diǎn)之間的直流電阻要小于2mΩ,一個(gè)EMC觀點(diǎn)上搭接良好的等電位系統(tǒng),一定要保證等電位的任何兩點(diǎn)間電阻小于 25 mΩ。
