某产品敏感源头电容滤波解决辐射抗扰度案例

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某产品敏感源头电容滤波解决辐射抗扰度案例

西安容冠电磁科技有限公司     桃花岛主

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问题描述

某机载平板电脑（见图1）在进行RS103 200V/m电磁场辐射抗扰度实验时，产品在150MHz-300MHz频段出现屏幕回退现象，即从正常显示回退到操作界面，如图2所示。

图1 正常放映

图2 屏幕回退

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故障诊断

打开机壳，产品后盖为金属外壳，显示屏为非屏蔽普通触摸屏，另为手持设备采用电池供电，无I/O接口线缆。初步怀疑电磁场辐射通过屏幕开口耦合到内部电路。产品由显示屏、主板、触摸屏、按键板四部分构成，其中，按键板、以太网USB接口与主板都通过排线连接，长度在100mm以上，在排线上加扁平铁氧体磁环排查，如图3所示。

图3 排线加扁平磁环

当按键排线和以太网USB排线加扁平铁氧体磁环后，再次测试电磁场辐射抗扰度，试验通过。初步确认为排线耦合的干扰导致问题。  

进一步确认，拔掉按键排线，同时去掉以太网排线磁环，再次进行200V/m电磁场辐射抗扰度试验，此时产品工作正常，如图4所示。反之，当拔掉以太网排线插上按键排线时，抗扰度问题复现，因此，确认为按键排线受到辐射干扰导致产品出现辐射抗扰度问题。

图4 拔掉按键排线

使用EMS抗干扰诊断整改系统（容冠电磁）进行诊断，连接好脉冲发生器和磁场探头，在芯片（核心板）各管脚注入磁场干扰，如图5所示。当探头置于核心板左侧部分时，此时故障会偶尔复现，如图6所示。

图5 磁场注入

图6 核心板敏感部位

将探头换成针式探头，如图7所示。直接在确认的核心板敏感部位对核心板芯片各管脚注入电磁干扰，如图8所示，当探头置于按键各管脚时，此时故障可以复现，因此确认按键信号受到干扰。

图7 针式探头

图8 使用针式探头直接注入

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原因分析

按键信号电路流程如图9所示。

图9 按键信号流程

按键板主要是控制音量加减、返回、菜单、主页；核心板内部包含处理器，提供屏幕显示、数据处理等功能，类似手机主板。因此，按键排线耦合的干扰，可以直接进入核心板，干扰处理器。

查看按键板和主板原理图中的按键信号，分别如图10和图11所示，从图中可以看出，按键信号从按键板经过排线进入主板，然后到核心板按键管脚，整个链路没有任何电磁干扰滤波措施，那么，按键排线耦合的电磁场辐射干扰，可以直接通过排线到达核心板处理器，从而引起电磁干扰问题。

图10 按键板按键信号

图11 主板按键信号

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整改措施

根据以上分析，考虑到产品在150MHz-300MHz频段受到干扰，因此，在芯片按键管脚焊接330pF滤波电容，其谐振频率大约在300MHz，如图12所示。

图12 核心板按键管脚加330pF电容滤波

整改后再次使用E1抗扰度诊断整改系统进行验证，此时在敏感信号管脚注入电磁干扰，屏幕回退问题不再复现。

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实践效果

将产品拿到标准实验室进行200V/m电磁场辐射抗扰度试验，此时产品在整个频段工作正常，实验通过。

【岛主点评/点睛】

产品I/O接口是EMC测试的重点考察对象，也是很多产品EMC问题的罪魁祸首，毫不夸张的说，产品EMC成也I/O接口败也I/O接口，然雪上加霜的是，目前很多处理器出现了直通I/O的信号，使得产品EMC问题更加复杂化，呜呼，还让工程师活不活！本案例产品辐射抗扰度问题，经过缜密的诊断和分析，为I/O信号线耦合电磁干扰进入处理器所致，后通过在处理器端I/O信号加电容滤波成功化解。本文的方法和思路，如同暗夜里的一道光芒,不啻给此类问题的解决指引了方向，听君拨云见日，顿感茅塞顿开。

审核编辑 黄昊宇