EMI EMC设计讲座(七)印刷电路板的EMI噪讯对策技巧opd.docx

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1、随着电子子组件功功能提升升，各种种电子产产品不断断朝向高高速化方方向发展展，然而而高性能能化、多多功能化化、可携携带化的的结果，各各式各样样的EMMC(EElecctroo Maagneeticc Coompaatibbiliity)问题，却却成为设设计者挥挥之不去去的梦魇魇。目 前EMMI(EElecctroo Maagneeticc Innterrferrencce)噪噪讯对策策，大多多仰赖设设计者长长年累积积的经验验，或是是利用仿仿真分析析软件针针对框体体结构、电电子组件件，配合合国内外外要求条条件与规规范进行行分析， 换句话话说电子子产品到到了最后后评鉴测测试阶段段，才发发现、对对策E

2、MMI问题题，事后后反复的的检讨、再再试作与与对策组组件的追追加，经经常变成成设计开开发时程程漫无节节制延长长，测试试费用 膨胀的的主要原原因。 EMMI主要要发生源源之一亦亦即印刷刷电路板板(Prrintted Cirrcuiit BBoarrd，以以下简称称为PCCB)的的设计，自自古以来来一直受受到设计计者高度度重视，尤尤其是PPCB Layyoutt阶段，若若能够将将EMII问题列列入考虑虑，通常常都可以以有效事事先抑制制噪讯的的发生，有有鉴于此此本文要要探讨如如何在PPCB的的Layyoutt阶段，充充分应用用改善技技 巧抑抑制EMMI噪讯讯的强度度。测试条件件 如图图1所示示测试场

3、场地为室室内3mm半电波波暗室，预预定测试试频率范范围为330MHHz110000MHzz的电界界强度，依依此读取取峰值点点(Peeak Poiint)当作测测试数据据(图22)。 图图3是被被测基板板A的外外观，该该基板为为影像处处理系统统用电路路主机板板，动作作频率为为27MMHz与与54MMHz，电电路基板板内建CCPU、SSub CPUU、FRRASHH，以及及SDRRAM5、影影像数据据/数字字转换处处理单元元、影像像输出入入单元，此此外被测测基板符符合VVCCII规范等等级B的要求求，测试试上使用用相同 的电源源基板(Boaard)与变压压器(AAdappterr)。 首先针针对被

4、测测基板AA进行下下列电路路设计变变更作业业: CPU的的频率线线(Cllockk Liine)追加设设置EMMI噪讯讯对策用用滤波器器(Fiilteer)，与与频率产产生器(Cloock Genneraatorr)( 图4)。 影像输出出入单元元追加设设置Coommoon mmodee Chhokee Cooil(DLWWxxxx系列)(图55) 各IC电电源输入入线的BBypaass Conndennserr与电源源之间，追追加设置置Ferrritte BBeadds(图图6)。 追加设置置Byppasss Coondeenseer，使使各ICC的所有有电源脚脚架，全全部从基基板电源源层(

5、PPlanne)通通过Byypasss CConddensser提提供电源源(图77)。 各种EMMI噪讯讯对策aa.EMMI噪讯讯对策用用电容 接着进进行EMMI测试试获得图图8的测测试结果果，根据据测试结结果再进进行噪讯讯抑制设设计作业业，在此此同时将将设计变变更的被被测基板板A的设设计数据据读入EEMI噪噪讯抑制制支持工工具，并并 针对对支持工工具指出出的主要要部位，例例如频率率线、BBus导导线Viia周围围，分散散设置EEMI噪噪讯对策策用电容容(图99)，主主要原因因是信号号导线的的retturnn路径如如果太长长 或是是非连续续状态时时，EMMI噪讯讯有增大大之虞，为为了缩短短R

6、etturnn路径，因因此设置置连接电电源与接接地的电电容。 图110图图13是是改变上上述电容容容量时时的EMMI噪讯讯测试结结果，根根据测试试结果显显示，依依照图114的频频率范围围设置的的大容量量EMII噪讯对对策用电电容DuuF，可可以抑制制低 频频噪讯LLeveel。虽虽然设置置电容增增加PCCB的容容量负载载，不过过为了要要抑制噪噪讯，设设置在各各部位的的电容频频率特性性，却可可以发挥挥预期的的EMII噪讯抑抑制效果果。 实际际应用时时只要在在频率导导线、BBus导导线等高高频导线线图案(Pattterrn)附附近、形形成CPPU、RRetuurn路路径的内内层面(Plaane)的

7、分断断附近、形形成噪讯讯出入口口的基板板侧面附附近分散散设置EEMI噪噪讯对策策用电容容，就可可以消除除该部位位周边的的噪讯。 对各式各样基板外形、组件封装、导线的PCB而言，只要以一定间隔设置EMI噪讯对策用电容，同样可以获得分散性的噪讯抑制效果。b.改变变基板的的层结构构 接着着针对被被测基板板A进行行层结构构改善，制制作图115所示示6层BBuillt uup被测测基板BB，它是是利用Padd onn Viia与与雷射射Viaa加工工技术，将将上述被被测基板板A的外外层信号号线导线线变成内内层，使使Retturnn电流可可能流入入接地PPlanne，外外层当作作接地PPlanne包覆覆

8、所有有信号层层。 改变变被测基基板结构构主要理理由是一一般4层层基板的的Retturnn路径，通通常都设设有可以以通行电电源Pllanee或是最最短距离离接地，因因此在贯贯穿部位位经常造造成Reeturrn路 径迂回回问题，如如果信号号导线包包覆接地地Plaane，如如此一来来大部份份的Reeturrn路径径会流入入接地 Plaane，进进而解决决Retturnn路径迂迂回的困困扰，被被测基板板B就是是根据上上述构想想制成 ，因此此Retturnn路径在在PCBB整体减减少300%，同同时缩减减信号图图案与RRetuurn路路径构成成的电流流Looop距离离，进而而达成EEMI噪噪讯抑制制的目

9、的的。图116是被被 测基基板B的的各层结结构图。 图17是被测基板B的EMI噪讯测试结果，根据测试结果显示包含利用外层接地Plane的遮蔽(Field)结构，与回避Return路径迂回的设计确实 具有抑制EMI噪讯的效果，不过实际上各式各样的电路基板要作如此的层结构变更，势必面临制作成本暴增的困扰，尤其是所有信号导线都将Return路径列 入设计考虑的话，几乎无法作业，因此Layout阶段尽量避免高频信号导线透过Via作布线，同时必需在该信号导线邻近的层设置接地Plane，藉此防止 Return路径迂回或是分断，接地Plane之间以复数Via连接，Return路径利用复数Via作理想性的归返

10、。c.设置置多点GGrannd接地地 Reeturrn电流流流动时时PCBB内的接接地Pllanee会产生生电位差差，该电电位差往往往是EEMI噪噪讯的发发生原因因之一，而而且可能能会通过过PCBB形成所所谓的二二次噪讯讯，因此此 将接接地Pllanee与金属属板作多多点连接接(图118、图图19)，使PPCB的的侧面与与中心位位置得电电位差均均匀化，同同时降低低接地PPlanne本身身的阻抗抗 (IImpeedannce)并抑制制电压下下降。 图220是多多点接地地后的EEMI测测试结果果，由图图可知低低频领域域EMII噪讯强强度略为为上升，不不过2000MHHz以上上时EMMI噪讯讯受到抑

11、抑制，这这意味着着多点接接地的有有效性获获得证实实。d.铺设设Shiieldd 图221是在在基板侧侧面铺设设Shiieldd的实际际外观，具具体方法法是在基基板侧面面粘贴导导电胶带带，试图图藉此抑抑制基板板内层信信号线、VVia与与电源PPlanne的噪噪讯，接接着再 与外层层接地PPlanne连接接，测试试基板侧侧面的EEMI噪噪讯遮蔽蔽效果，图图22是是基板侧侧面铺设设Shiieldd的EMMI测试试结果，根根据测试试结果显显示2000MHHz以下下时 EEMI噪噪讯强度度有下降降趋势，甚甚至符合合规范的的Levvel，证证实基板板侧面铺铺设Shhielld确实实可以抑抑制EMMI噪讯讯

12、。 实际际制作PPCB时时在基板板侧面铺铺设Shhielld，同同样会面面临成本本上升的的质疑，类类似图223在基基板侧面面附近设设置接地地Plaane与与连续性性贯穿VVia的的新结构构，除了了 可是是解决成成本问题题之外，还还可以有有效抑制制基板侧侧面的EEMI噪噪讯强度度；图224是结结合以上上各种EEMI噪噪讯对策策的PCCB测试试结果。结语综合合以上介介绍的EEMI噪噪讯对策策，分别别如下所所示: 设置EMMI噪讯讯对策用用电容 回避Reeturrn路径径迂回的的基板层层结构设设计 设置多点点Graand接接地 基板侧面面包覆SShieeld 实实际上PPCB得得EMII噪讯对对策会随随着组件件封装、导导线、基基板外形形、层结结构，与与筐体限限制出现现极大差差异，因因此本文文主要是是探讨如如何在PPCB Layyoutt阶段，充充分应用用EMII噪讯对对策手法法，根据据一连串串的对策策中找出出最符合合制作成成本，同同时又可可以满足足规范要要求的方方法。