结构对EMI噪声的影响

一前言

在电子设备的世界里，你是否遇到过DCDC 电源引发的 EMI 问题而苦恼不已？当设备出现EMI干扰问题，背后的“元凶” 很可能就是它。尤其是在一些功率较大的电子产品中，DCDC电源的EMI问题会更加突出，今天分享一个DCDC比较容易忽视的DCDC电源EMI问题案例。

二整改案例

今天分享的整改案例是来自一款投影类产品的EMI问题，该款机器的架构可以分为RGB电源驱动板和信号驱动核心板两块PCB板，该产品的摸底测试数据如下图：

摸底测试数据图-垂直方向（1）

摸底测试数据图-水平方向（2）

【分析】：

通过上面的摸底测试数据可以看出，该产品的超标点主要是落在200MHz-400MHz区间内的一个明显的电源包络问题。因为产品的电源板是一块独立的PCB，所以首先怀疑电源板引起的超标问题。

【排查】：

首先给整机的供电线靠近机器端绕磁环后进行测试，排查噪声是不是通过外接线束进行辐射的，绕磁环后测试数据如下：

供电端绕磁环后测试数据图（3）

【分析】：

可以看出供电长线束绕磁环后，测试波形没有任何变化，所以超标位置噪声可以排除是通过供电线向外辐射的。

【排查】：

后续对电源板到主控板的短线束进行了详细排查，采取了断开这些线束等多种手段，但测试结果仍无任何改善。最后，甚至在 PCB 电源板上实施了滤波等整改措施，然而最终结果依旧没有得到改善。

【分析】：

问题的源头可以确定就是电源板，因为只要把亮度调低，电源板的功率下降，包络就会下降明显。

当问题点确定，而所有的整改测试都基本没有效果，这个时候我们就应该跳出来从机器的结构角度来看待这个问题点，因为结构也是影响EMI的重要部分。产品的结构简图如下：

产品结果简图（4）

【分析】：

通过简图可以知道，产品的电源板和信号板位置，背后灰色部分为金属支撑框架，黑色部分为产品的黑色外壳。最后通过排查发现，把电源板远离金属框架时，测试数据会有明显下降。而且机器第一次送过来测试膜具没有开好，导致电源板的螺丝只能打上一颗螺丝。而且电源板每个螺丝孔的露铜面积很小。

这导致了电源PCB板与金属框架之间的寄生电容增大，只有一个接地螺柱也导致了耦合的噪声回流路径增大。这个金属框架到PCB电源板的噪声回流路径才是辐射最终源头。

【整改测试】：

把电源PCB板与螺柱的接触位置刮开露铜，增大接触面积，把电源PCB与金属框架固定好，保证接地良好。

产品结果简图（5）

最终的测试数据如下：

最终测试数据图-垂直（6）

最终测试数据图-水平（7）

三总结

在整改测试过程中，如果针对某个问题点持续进行整改，数据却始终不见变化，此时就不应局限于局部，而应从整体结构出发，审视其是否对EMI产生影响。我们需要转换思路，避免在同一处做无用功。

通过本次分享，期望能为大家带来启发。在产品设计的前期阶段，尽量规避结构上可能存在的 “噪声耦合” 问题，如此一来，产品的 EMC 问题将大幅减少。