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产品结构EMC设计问题分析

【导读】某气体报警控制器产品,产品结构设计初期未过多考虑电磁兼容设计,导致产品设计出来后电磁兼容标准GB16836中的要求;下面分析该产品结构设计中的EMC缺陷。

1. 工程案例背景

某气体报警控制器产品,产品结构设计初期未过多考虑电磁兼容设计,导致产品设计出来后电磁兼容标准GB16836中的要求;下面分析该产品结构设计中的EMC缺陷。

2. 产品结构设计问题分析

2.1.问题1分析

【问题描述】通风孔开孔方式处理不当,狭长的条孔屏蔽性能较差,无法有效屏蔽外部干扰;

产品结构EMC设计问题分析

【问题改善建议】为增强样机的抗扰能力,建议样机的通风开孔由原来的长条孔更改为圆孔,且设计成一定面积的开孔阵列,可采用增加孔深,减小孔直径,同时增加孔密度和数量的方法;通常应用推荐使用孔直径D≤4mm,孔间距L≥6mm;如下图所示:

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2.2.问题2分析

【问题描述】机体与LCD屏之间的只通过一块很薄的塑料薄片(2mm)隔离,隔离厚度过小;

【问题改善建议】当进行ESD测试时,与外界隔离厚度较小的LCD屏容易感应到静电枪头的干扰而导致花屏现象;建议将LCD屏与机体通过4mm厚度以上的透明绝缘朔料片进行隔离。

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2.3.问题3分析

【问题描述】机体外盖之间搭接仅通过螺钉锁定,且接触面喷涂绝缘漆,如此搭接无法保证各部件间良好的电导性能,存在极大的EMC风险;

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【问题改善建议】为确保样机整体的屏蔽效能,各部件之间的搭接缝隙要求采用凸点或弹片方式处理,接合面要求去除绝缘漆且保证良好的导电性能(可采用镀锌的方式);

凸点接触处理缝隙方法参考下图:

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导电弹片处理方法参考下图:

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2.4.问题4分析

【问题描述】GPRS模块外壳喷涂绝缘漆,机体内部接合点也是喷涂绝缘漆,两者之间仅通过两颗螺钉搭接,导致GPRS模块与金属机体之间的搭接导电性能较差;

【问题改善建议】GPRS模块底部与机体内部接合点磨除绝缘漆机体,使得两者之间实现良好的导电性能。

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2.5.问题5分析

【问题描述】按键为金属结构且与机壳之间仅通过一层薄膜隔离(估计0.2mm厚度),隔离间距过小;

【问题改善建议】当ESD测试时,金属按键与机体间较薄的隔离间距容易才是电弧放电现象,从而导致严重的EMC问题;建议将按键面板与机壳间通过绝缘胶布(大于1mm厚度)隔离。

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2.6.问题6分析

【问题描述】主控板与接线板之间的互联电缆较长,且未做屏蔽处理,较长的互联电缆容易形成接收天线导致EMC风险问题;

【问题改善建议】为提高机体抗扰能力,建议互联的扁平电缆长度缩短,且采用屏蔽。

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2.7.问题7分析

【问题描述】主控板与案件面板之间的互连电缆、主控板与LCD屏之间的互连电缆未做屏蔽处理,电缆是导致EMC问题的主要原因之一;

【问题改善建议】按键连接电缆采用屏蔽电缆;主控板与LCD屏间的互连电缆采用屏蔽电缆。

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3. 产品结构改版后验证结果

结构按评审意见更改后(且配合产品内部PCB改板),EMC测试验证结果如下:

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