本文主要举例分析PCB板间的信号互联是产品EMC最薄弱的环节现象、原因分析，解决措施，思考与启示。

 

1、现象描述:

 

被测产品实物图如下图所示：

 

在进行8kV空气放电至图中所示的磁头, LCD及按键三个区域时, 出现异常 (恢复到启动后找不到BOOT的状态, 拔电重启后正常)｡

 

ESD的产生问题的原因之一为地阻抗较高导致。那本案例是否也是这个原因呢？我们接下来根据产品的结构来详细分析。

 

2、原因分析：

 

产品的内部结构如下图所示：

本产品为塑料外壳产品, 在进行空气放电时, 静电放电枪头与产品塑料外表面接触时, 因为内部导体与塑料表面存在缝隙并且绝缘间距不够, 会导致击穿使静电放电的电流进入产品内部电路｡

 

 具体击穿时的ESD电流分析图如下图所示：

该产品内部为两块PCB (主板&辅板) 组成的层叠结构, 两板之间仅有一个32pin连接器 (7个pin为GND pin) 进行连接。

 

由于连接器中的排针存在寄生电感（10mm的引脚约有10nH的电感）, 在ESD瞬态高频情况下, 连接器的排针表现为高阻抗, 当ESD电流经过此连接器时, 导致较高的电位差。

 

这个电位差最终叠加在连接器中的正常工作电平上使得信号出错｡

 

3、处理措施：

 

为了避免连接器中的信号不受ESD干扰, 有两种思路:

 

第一种是避免ESD电流经过PCB板之间的互联连接器。

 

第二种是对连接器中所有的信号线进行滤波处理｡

 

本案例采用第一种方法, 即在两块PCB板之间增加两处导电泡棉。

 

当产品安装到位后, 可使得导电泡棉实现两块PCB的工作地的互联。

 

导电泡棉的安装位置如下图中标识处：

增加导电泡棉后的产品实物图如下图所示：

安装导电泡棉后， 通过8KV的空气放电测试。

 

4、思考与启示：

 

由前面的例子分析我们可以得到如下启示：

 

连接器中的导体是细长的导体, 存在较大的寄生电感, 用连接器来实现互联, 在高频的情况下, 意味着这是一种高阻抗的互联。

 

产品内部PCB板间的互联是产品EMC问题的最薄弱环节。

 

产品设计时应该避免各种干扰电流流过互联连接器。

 

如果不能避免干扰电流流过互联连接器, 则需要对连接器中的所有信号或电源进行滤波处理, 如每个信号线与工作地之间并联约1nF的滤波电容。

 

案例中的导电泡棉只是一种实现两块PCB板工作地互联的方法, 也可用其他低阻抗的互联措施来代替, 如用长宽比较小（小于3）的金属面实现两块PCB板的地互联｡

 

来源：电子工程师之家

关键词： PCB板 EMC