EMI/EMC设计经典85问之（八）

70、设计屏蔽机箱时，根据哪些因素选择屏蔽材料？

 答：从电磁屏蔽的角度考虑，主要要考虑所屏蔽的电场波的种类。对于电场波、平面波或频率较高的磁场波，一般金属都可以满足要求，对于低频磁场波，要使用导磁率较高的材料。

71、机箱的屏蔽效能除了受屏蔽材料的影响以外，还受什么因素的影响？ 答：受两个因素的影响，一是机箱上的导电不连续点，例如孔洞、缝隙等；另一个是穿过屏蔽箱的导线，如信号电缆、电源线等。

72、屏蔽磁场辐射源时要注意什么问题？
答：由于磁场波的波阻抗很低，因此反射损耗很小，而主要靠吸收损耗达到屏蔽的目的。因此要选择导磁率较高的屏蔽材料。另外，在做结构设计时，要使屏蔽层尽量远离辐射源（以增加反射损耗），尽量避免孔洞、缝隙等靠近辐射源。

73、在设计屏蔽结构时，有一个原则是：尽量使机箱内的电缆远离缝隙和孔洞，为什么？
答：由于电缆近旁总是存在磁场，而磁场很容易从孔洞泄漏（与磁场的频率无关）。因此，当电缆距离缝隙和孔洞很近时，就会发生磁场泄漏，降低总体屏蔽效能。

74、为什么在很多情况下为了抑制噪声信号我们都采用接地的方法，而不是接电源的方法？地和电源在多层PCB上面都是其中的一层，按照电压零点相对
性来说即使是电源层不是也可以作为电压零点吗？

答1：接地也可以说接参考点，既然是参考点就要能起到参考作用。认为是
地，就是说起码认为这里是零，没有任何阻抗（实际上是不是要看layout）。电源输出阻抗如果是零的话，当然也可以做参考点，也可以作为噪声信号的旁路通道。

答2：信号的地有几种意思：（1）绝对地——EARTH，大地；（2）相对地——GROUND，参考地；（3）无地——有时为了减少干扰，信号的0/1，故意是彼此相对值，而不是与地相对值，即信号0并不取为地。比如CAN中的信号就如此。硬件设计的难点之一，就是如何解决好接地问题，从IC芯片，到一个大系统都如此。

答3：用示波器探头上的地线夹夹电源有可能会烧掉示波器噢。示波器探头上的地线夹是与示波器电源线的地线相连的（如果不是隔离探头的话）。用它夹电源会将电源直接对地短路。用不同探头的地线夹夹在不同电位的点上也会短路的。所以推荐的做法是示波器电源通过一个隔离变压器接入市电。或者象我们通常做的那样，将示波器电源线上的地线脚拔掉，以绝后患。接地和隔离是我们在设计和测试中应该时刻注意的问题。

答4：虽然电源层和地层交流上都是电压零点，但相对而言地层更干净一点，所以通常是接地而不是电源。

75、某个手持测试产品，可以电池供电，同时也可以采取外置适配器供电方式。适配器单独带负载辐射发射（RE）测试可以通过，手持产品在电池供电情况下辐射发射（RE）也可以通过，并且余量都比较大，但是在带外置适配器的情况下，却在160M频率左右超标较多，不能通过认证。是何原因？怎么定位干扰源？耦合途径？定位清楚如何解决？ 

答：本身这个问题干扰源有两个可能，适配器的开关频率，手持测试产品本身的晶振以及内部的开关电源频率。单独测试没有超标，搭配测试超标说明耦合途径是产品的电源电缆。定位时可以有多个办法：（1）在电源输出线缆（也就是产品电源输入线）的两端分别加磁环试验，如果靠近适配器相对下降比较大，说明是适配器导致，否则原因就是由手持产品内部干扰源导致；（2）在手持产品的电源输入接口共模电感采取频谱仪测试看那一端干扰幅度大，如果是共模电感里侧的干扰大，则说明是手持产品的干扰；（3）如果怀疑外部适配器，干脆直接替
换测试，如果没有这个频点，就说明是适配器问题。通过上面方法定位后发现，
确实是电源适配器问题。尽管开关电源频率只有KHZ级别，但往往干扰能够到几十、几百MHZ，同时电源适配器负载不同，空间辐射发射的测试结果也会不一样。

76、我们做的是一个手持设备，带电池工作在做辐射发射测试时，在700M的点超标。回来后我们把辐射源定位在了10M的有源晶振和dsp的内部PLL电路上。首先我们改善了晶振的电源滤波电路，加上了10uF和0.1uF的电容，700M这个点有明显的降低，但是800M点上却上升较多。其次我们更换了直插的晶振为贴片的，以减小其扇出能力，改善效果不大。请问还有其他什么办法可以改进吗？晶振的滤波电路有什么特殊要求？ 

答：从你描述情况看，本身源头可能是10MHZ晶振，或内部的10MHZ倍频，对于700MHZ或800MHZ的高频超标，有几个方面可以处理：（1）晶振处理：供电电源滤波，时钟走线采取RC滤波，或用磁珠替代电阻滤波；（2）另外如果能够定位是单板走线对外辐射的话，可以针对对外辐射走线进行滤波，如磁珠、电容；（3）由于超标是高频，很有可能是你的PCB单板地阻抗比较大，有较大地地环路，这个方面需要你查看PCB设计；（4）另外如果你的设备是金属壳，那可以从屏蔽角度看是否有屏蔽泄漏！（5）如果是接口电缆对外辐射，可以对电缆接口进行滤波处理，具体措施针对不同接口有所不同。
 
77、经常设计时候没有人提起EMC，或对EMC重视程度不够；开模后或产品定型后有关EMC问题就出来了。怎么解决这个问题？

答：这个问题在我们大多企业都会遇到，关键是企业没有一套严格的EMC设计流程！大多工程师没有EMC设计经验，导致工程师没有把EMC设计理念融入到产品前期的研发过程中，这样出现问题也就不足为怪了。我们建议企业首先需要培养工程师的EMC设计水平，同时提高他们的设计意识，另外更重要的是要建立一套EMC的设计流程与平台，比如，需要有EMC设计的原理图规范，并有设计检查控制列表，有引导，有监控，那么，EMC设计在前期才能真正落实，后期的产品出来的EMC指标也才有保证！这个问题当然还是一个系统问题，涉及范围比较广，结构、电源、硬件电路、PCB等方面。

78、磁珠与电感有什么区别？高频时磁珠怎么滤波？

电感是用来控制PCB内的EMI。对电感而言，它的感抗是和频率成正比的。
这可以由公式：XL=2πfL来说明，XL是感抗（单位是Ω）。例如：一个理想的10 mH电感，在10 kHz时，感抗是628Ω；在100 MHz时，增加到6.2MΩ。因此在100MHz时，此电感可以视为开路（open circuit）。在100 MHz时，若让一个讯号通过此电感，将会造成此讯号品质的下降（这是从时域来观察）。和电容一样，此电感的电气参数（线圈之间的寄生电容）限制了此电感只能在频率1 MHz以下工作。

问题是，在高频时，若不能使用电感，那要使用什么呢？
答案是，应该使用「铁粉珠（ferrite bead）」。铁粉材料是铁镁或铁镍合金，这些材料具有高的导磁系数（permeability），在高频和高阻抗下，电感内线圈之间的电容值会最小。铁粉珠通常只适用于高频电路，因为在低频时，它们基本上是保有电感的完整特性（包含有电阻和抗性分量），因此会造成线路上的些微损失。在高频时，它基本上只具有抗性分量（jωL），并且抗性分量会随着频率上升而增加。实际上，铁粉珠是射频能量的高频衰减器。其实，可以将铁粉珠视为一个电阻并联一个电感。

在低频时，电阻被电感「短路」，电流流往电感；在高频时，电感的高感抗迫使电流流向电阻。本质上，铁粉珠是一种「耗散装置（dissipative device）」，它会将高频能量转换成热能。因此，在效能上，它只能被当成电阻来解释，而不是电感。

79、笔记本电脑适配器的AC端GND和电脑内部的GND(即机壳)是不是保持很低的压差？他们之间的地有什么关系呢？适配器内部是怎样设计的呢？我们测电源谐波的时候谐波主要是适配器产生还是笔记本电脑本身产生的呢？

答：理论上来讲电脑机壳和适配器的GND都应该是保护地，是没有压差，直接接大地的。AC适配器输入的电压基准是零线，输出是直流，与输入隔离。输出的电压基准是直流电源的负端。电脑适配器内部一般是一个隔离的AC/DC电源，采用反激或正激式变换器。 你可以参考开关电源的书籍。开关模式的适配器肯定会产生谐波，电脑内部笔者没有研究不能妄言，但估计适配器的谐波应该占一个很大的比例。你有兴趣的话可以试试用线性电源带笔记本电脑，看看谐波的情况，应该有很大不同。