磁珠应用不当引起的辐射超标
本文转载自： 韬略科技emc微信公众号
一. 前言
产品内部互联连接器，磁珠/电容或者互联线缆连接不当不仅仅会引起emi问题，也会引起ems问题。这是由于互联的连接器处在高频信号下，会形成相对较高的阻抗，当有一定的电流流过时，会在阻抗两端形成高压，高压即会引起电压驱动，形成共模辐射，也会降低系统的抗干扰能力，特别是对于噪声容限比较小的系统。
图1
以上图为例，正常系统中只有一个大地，当设备1需要通过大地形成回流时，那么之间的连接处将成为必经之路，如果该通路阻抗较高，将会在此处形成一定数值的电压，进而产生emi和ems问题。
产品内部互联设计应该考虑以下几点：
（1）当有共模瞬态干扰电流流过互联设备时，建议选用金属外壳的连接器，电缆选用屏蔽电缆，并且连接器的金属外壳跟线缆屏蔽层进行360°搭接，同时互联的信号中“0”v工作地跟金属外壳，线缆屏蔽层直接相连。这样做的目的是引导共模电流从互联连接器的金属外壳和线缆的屏蔽层流过，避免流过互联连接器或者互联线缆中的高阻抗电缆而引起压降；
（2）如果只采用非金属外壳连接器和非屏蔽电缆，那么建议采用一块额外的金属板连接在互联设备的两端，通常可以借助产品现有的金属壳体，同时将“0”v工作地跟金属板直接连接。
（3）在（1），（2）方式都不可行的情况下，必须将所有互联信号滤波处理，目的是避免干扰信号通过互联连接器和电缆中的高阻抗形成压降。
（4）当内部电路有割地处理时，由于最终的必将有回流流到gnd，该处的阻抗处理需要是小阻抗，如果有高阻抗电路设计，将会形成压降；
二. 实际案例分析
1.现象描述
某产品在进行辐射实验时，发现162mhz频点超标，经过前期研究发现是本身产品13.56mhz的12倍频。
图2
图3
2.原因分析
当去掉其中一根未屏蔽线束电缆或者在该线缆上增加磁环时，发现该干扰信号幅值可以下降到限值以下。可以初步判断该辐射跟该线束有关，但是通过分析发现，该信号是模拟信号，且跟13.56mhz无关，而且测试其相关频谱均是13.56mhz的倍频。
我们已经知道了干扰源是13.56mhz，但是需要知道干扰路径在哪儿。通过频谱分析仪发现绿色圈出处162mhz幅值很高。
图4
图5
图6
bat_in-为包含13.56mhz部分电路的数字gnd，gnd为其他模拟信号电路的gnd，当有干扰电流（162mhz）流过该磁珠时，由于磁珠在该162mhz时阻抗将近800ω，将会形成高压。
图7
将l3替换为两颗1nf的电容，该电容在100mhz附件的阻抗仅为1ω，我们复测re实验，发现可以通过该测试。
图8
图9
三. 总结
1.当接地回路作为回流必经之路时，该接地阻抗必须很小，否则必将引起高压；
2.当需要分割gnd，特别是静电防护时，我们往往会在金属螺丝和pcb的gnd上增加一颗0欧姆电阻，防止静电干扰信号流入pcb板，但是该螺丝钉处会形成压降，需要注意避免将一些易受干扰的信号靠近螺丝钉处，同时螺丝钉靠近金属外壳，保证能量能够快速释放，降低耦合到pcb板的能量。
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图1
以上图为例，正常系统中只有一个大地，当设备1需要通过大地形成回流时，那么之间的连接处将成为必经之路，如果该通路阻抗较高，将会在此处形成一定数值的电压，进而产生emi和ems问题。
产品内部互联设计应该考虑以下几点：
（1）当有共模瞬态干扰电流流过互联设备时，建议选用金属外壳的连接器，电缆选用屏蔽电缆，并且连接器的金属外壳跟线缆屏蔽层进行360°搭接，同时互联的信号中“0”v工作地跟金属外壳，线缆屏蔽层直接相连。这样做的目的是引导共模电流从互联连接器的金属外壳和线缆的屏蔽层流过，避免流过互联连接器或者互联线缆中的高阻抗电缆而引起压降；
（2）如果只采用非金属外壳连接器和非屏蔽电缆，那么建议采用一块额外的金属板连接在互联设备的两端，通常可以借助产品现有的金属壳体，同时将“0”v工作地跟金属板直接连接。
（3）在（1），（2）方式都不可行的情况下，必须将所有互联信号滤波处理，目的是避免干扰信号通过互联连接器和电缆中的高阻抗形成压降。
（4）当内部电路有割地处理时，由于最终的必将有回流流到gnd，该处的阻抗处理需要是小阻抗，如果有高阻抗电路设计，将会形成压降；
二. 实际案例分析
1.现象描述
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图2
图3
2.原因分析
当去掉其中一根未屏蔽线束电缆或者在该线缆上增加磁环时，发现该干扰信号幅值可以下降到限值以下。可以初步判断该辐射跟该线束有关，但是通过分析发现，该信号是模拟信号，且跟13.56mhz无关，而且测试其相关频谱均是13.56mhz的倍频。
我们已经知道了干扰源是13.56mhz，但是需要知道干扰路径在哪儿。通过频谱分析仪发现绿色圈出处162mhz幅值很高。
图4
图5
图6
bat_in-为包含13.56mhz部分电路的数字gnd，gnd为其他模拟信号电路的gnd，当有干扰电流（162mhz）流过该磁珠时，由于磁珠在该162mhz时阻抗将近800ω，将会形成高压。
图7
将l3替换为两颗1nf的电容，该电容在100mhz附件的阻抗仅为1ω，我们复测re实验，发现可以通过该测试。
图8
图9
三. 总结
1.当接地回路作为回流必经之路时，该接地阻抗必须很小，否则必将引起高压；
2.当需要分割gnd，特别是静电防护时，我们往往会在金属螺丝和pcb的gnd上增加一颗0欧姆电阻，防止静电干扰信号流入pcb板，但是该螺丝钉处会形成压降，需要注意避免将一些易受干扰的信号靠近螺丝钉处，同时螺丝钉靠近金属外壳，保证能量能够快速释放，降低耦合到pcb板的能量。
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