产品结构设计·产品结构EMC设计问题实例分析
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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。
产品结构设计问题分析
问题详情: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;
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:
问题详情: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塑料片进行隔离。
问题详情: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;
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:
导电弹片处理方法参考下图:
问题详情: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。
问题详情: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产生电弧放电现象,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。
问题详情: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。
问题详情: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。
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: