电磁兼容EMC设计

pwm

这要先从EMC 测试本质说起，只有深刻挖掘EMC 测试本质，剖析其中的奥秘， 

密切联系EMC 测试与EMC 设计，你才可以领悟这块金属板的作用，也就是说架构 

EMC 设计。 

大多数EMC 测试都是一种共模的测试，比如EMI 测试，传导测试主要考察电 

源和信号电缆的传导骚扰，高频共模占主要成份；辐射骚扰主要考察线缆、缝隙、 

开口的电磁辐射，其主要也是对地的一种共模辐射，虽然也有差模，但多层板中 

差模环路很小，基本可以忽略。 

EMS 测试如浪涌、静电、EFT、传导抗扰，主要也是一种共模的注入，虽然浪涌也有差模注入，但是很容易定位与防护，基本不成问题，所以可以不怎么考虑；辐射抗扰主要考察外界电磁场的耦合，差模环路很小，问题不大，而对地共模环路却很大，因此也是考察共模的问题。 

通过以上的分析，可以说90%以上的EMC 问题都是共模的问题，而共模的问 

题其实是共模电流的问题。传导骚扰共模电流流过LISN，在电阻上形成电压；而 

共模辐射和共模电流息息相关，不用说，也是共模电流引起；抗扰类测试，发生 

器输出的基本是电压，而后根据负载阻抗，形成共模电流，所以，可以肯定的说， 

共模干扰是由共模电流引起。 

另外我们上初中时就明白一个道理，要形成电流，必须要有环路，所以，共 

模干扰的核心问题就是电流和环路，这就是我们设计时的重中之中。 

再说一个典故，古人在防洪时经过不断的探索，形成一个实践经验，即防洪 

在于“疏”而不在于“堵”，下面我们分析一下水流与电流的关系： 

电流：环路，回到源头。。。 

水流：河床，奔流到海不复回。。。 

洪水猛兽：疏导减少洪涝灾害，避免人民生命财产的损失； 

共模电流：疏导减少电磁干扰，提高产品的电磁兼容性。 

从水流与电流的关系，我们可以受到启发，即共模电流在于“疏”，这就是 

EMC 架构设计的核心思想。 

EMC 中，接地就是对共模电流的疏导，通过接地，防止共模电流流出产品形 

成电磁干扰或流入产品影响设备稳定运行。而接地，一个是接水平参考接地平板， 

一个是接机壳，这都是针对金属外壳的产品，对于塑料外壳的产品，可以如楼主 

所说加一个金属板，单板GND 与金属板相连，这不是增加一个GND 平面可以替代 

的，虽然这块金属板不接地，但是它与参考接地平板之间存在分布电容，对共模 

干扰来说，就是一种通路，其实共模干扰就是由于分布参数引起的。 

从EMI 角度来说，高频时由于GND 上存在一定的阻抗，因此当有用信号流过 

时，会形成共模电压源，产品接地的话，共模电流就会被如安装孔导入到金属板 

或机壳，并顺着其返回源头，从而防止通过I/O 线缆形成的大环路传导和辐射出 

去，因此，避免形成电磁干扰；对于EMS 来说，共模电流注入I/O 线缆后，因为 

I/O 接口有滤波及防护等，所以会被旁路到机壳然后顺着PE 线到参考接地平板， 

如果是塑料外壳加金属板的产品，则旁路到金属板然后通过金属板与参考接地平 

板的分布电容到参考接地平板，因此，可以避免共模干扰进入EUT，这就是金属 

板的作用，如果没有金属板与金属机壳，对于EMI，共模电流则不能被旁路，此 

时会通过I/O 线缆等传导或辐射出去，对于EMS，注入的共模电流会流过GND，因为GND 存在阻抗，则形成共模电压源，与有用信号驱动电压叠加，则可能造成 

数字IC 门限翻转，从以上分析可以看出，GND 是替代不了金属板的。 

以前经常有同行问我EMC 的本质，我说是接地，但没给他们仔细说过，今天说的架构的这些，另外还有信号回流、滤波、屏蔽等等其实都是接地的问题，譬如回流，在参考平面流动，可以说是接地；滤波旁路到GND，也可以说接地；屏蔽就如前面说的，旁路共模电流，也就是说给共模电流提供旁路通道，所以也是接地。以上说的其实也就是我的签名所表达的道理。

内部主板与屏蔽机箱之间如何接地

 

 

在【EMC 设计第1 讲】中详细分析过EMC 测试的本质，在此就不在啰

嗦了，总之，对大多数EMI 和EMS 测试来说，都考察的是共模，因此，产品的EMC

问题主要与共模有关，而共模的问题其实是共模电流的问题，另外我们上初中时

就明白一个道理，要形成电流，必须要有环路，所以，共模干扰的核心问题就是

电流和环路，这就是我们设计时的重中之中。

EMC 中，接地就是对共模电流的疏导，通过接地，防止共模电流流出产品形

成电磁干扰或流入产品影响设备稳定运行。而接地，一个是接水平参考接地平板，

一个是接机壳，这都是针对金属外壳的产品，如你列举的方案1 和2，对于塑料

外壳的产品，可以加一个金属板，单板GND 与金属板相连。

对于你说的第1 种方案，即单板通过螺柱与机箱直连，对大多数产品来说这

种接地都是一种最优的方案，特别是对全屏蔽机箱（非插箱式），在很宽的频段

范围内这种接地方式对共模干扰来说都是一种低阻抗。比如EMI，由于地线或地

平面不可避免的存在阻抗，数字信号回流流过时，将产生共模电压源，那么，共

模电流要通过机壳或参考接地板回到源头，金属外壳与GND 直连时，在很宽的频

段范围内连接阻抗很低，那么共模电流将主要通过机壳回到源头，可以避免通过

I/O 流出机箱，形成更大的共模环路，从而形成传导骚扰或辐射骚扰；对于EMS

来说， GND 与PGND 连接阻抗低，那么注入到I/O 线缆的共模电流首先经接口滤

波到GND，然后通过机箱回到源头，从而避免共模电流流经板内，导致数字IC

误动作。

对于你说的第2 种方案，通常有电容接地和磁珠接地，磁珠在高频时本来就

是高阻抗，因此，如果GND 与机箱通过磁珠相连，对于EMI 和EMS 的共模电流来

说，都不能以最低的阻抗从机箱然后返回源头，那么，如果单板有I/O 接口，则

极有可能通过I/O 线缆对参考接地平板的分布电容回到源头，那么此时共模电流

环路将增大，根据电磁场与环路的关系，辐射也将增强；对EMS 来说，共模电流

会流经板内，在GND 上产生共模电压源，与驱动电压叠加则可能造成数字IC 误

动作。电容接地方案通常比磁珠接地方案更常见，这种方案在低频时可以避免形

成磁环路，高频时电容低阻则多点接地，因为电容仅能保证在某一频段保持低阻

抗，因此，这种方案比较有争议，有的时候效果可能好些，因为GND 与机箱直连

时螺柱在高频时如超标频率点也是个电感，阻抗较大，此时如果GND 通过电容与

机箱连接，则电感与电容串联，由于发生串联谐振则可能对超标频率来说此时是

个低阻，这种情况下电容接地就会相对直连接地来说有一定改善。一般情况下，

电容接地方案更多的见于插箱设备，因为单板无法与机壳接地，只能通过面板与

机壳连接，此时接地回路可能要通过一系列的搭接，阻抗比较高，所以电容接地

谐振后或许会有一些改善。

对于你说的第3 种方案，塑料外壳产品，如果EMC 性能要求比较严格，可以

加金属平板，这个在【EMC 设计大讲坛第1 讲】已讲过，如果EMC 要求不严或出于结构、成本等各方面考虑不能使用金属平板，则在设计时，一定要降低GND 平

面的阻抗，即地平面尽量完整，不要有孔及分割等，那么，当信号回流或外界注

入的共模电流流经GND 时，由于GND 的阻抗很低，因此，产生的共模电压也有限，

此时便可以提高塑料设备的EMC 性能。

以上3 个方案的道理基本是相同的，画个EMI 干扰时的共模电流路径图，大

家可以体会下，EMS 抗扰来说，道理是一样的。

 

 

 

图中，GND 上的共模电流，如果GND 与机壳阻抗低（如方案1），则通过机壳

返回源头，如果GND 与机壳阻抗高（如方案2，磁珠或电容接地），则通过对外

I/0 线缆与参考接地板之间的分布电容这个环路回到源头，无疑此时共模电流流

出机箱，这是对EMI 来说，对于EMS，经接口滤波到GND 的共模电流，如果GND

与机箱接地阻抗高，则存在流经板内的风险，这里就不啰嗦了。

nnu1234

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nnu1234

具体情况还是要看具体电路~不过Lz讲的真的挺好~~~ [s:9]  [s:9]  [s:9]

anvaya

第一个方案的PGND是指什么啊？

ellenemc

没看明白哦 [s:28]

liufes

写的不错啊.

nb12345600

[s:9]