1. 测试结果

产品首次 EMC 测试时，辐射、静电、浪涌均失败。

1.1 辐射超标

50MHz、100MHz、130MHz、200MHz，4 个频点明显超标，其中 130MHz 左右最明显，
超出 19dB；后将电路板仅仅保留开关电源部分，150MHz 附近超标严重，下图为垂直位置的辐
射（因为整个实验过程中垂直位置整体结果较水平要差，因此全文仅针对垂直位置的辐射结果进
行阐述）。

1.2 静电

对 RS485 端口施加 4kV 接触静电时，系统指示灯会熄灭。

1.3 浪涌

对 RS485 端口施加共模 4kV，系统指示灯熄灭。

2. 辐射整改

2.1 问题定位

从频率上来看，辐射源不可能是射频模块以及后级 LDO 电路，纵览整个电路系统各个
电路功能的工作频率，只可能是 MCU 的 8MHz 晶振以及前级开关电源2造成的；
在检测机构辐射测试超标后，第一时间将射频模块、MCU 及其外围（包括晶振）全部
停止供电，仍然超标，至此可以确认是开关电源导致的辐射问题；
回到实验室，重点寻找辐射的来源，利用示波器的探头可以快速扫描板上辐射严重的区
域，如下图所示：

Figure 2-1 简易探测环原理

将鳄鱼夹夹至探头探针，便形成了一个探测环，将探测环缓慢地在 PCB 板上方 1~2cm 附近移动，如果某处存在高频干扰，则会在附近形成变化的磁力线分布，磁力线穿过探测环便形成了磁通，变化的磁通将会在环上形成感应电压，此时，将示波器设置为“余辉”模式，若某处辐射强烈，则会将波形抬高，利用这种方法找出波形最高时对应的探测位置。当然，也可自行绕制一个多匝空心线圈以提高灵敏度。

Figure 2-1 出自《High-Speed Digital Design》Measurement Techniques 章节的第 87 页，该章节本意是用于说明为什么测量电源纹波时不能使用鳄鱼夹，而在本案例中，反其道而行之，故意让探头收集更多的噪声以更快发现干扰源。

通过这种简单的办法，很快发现开关电源芯片上方的辐射最为强烈，与其紧挨的器件是一颗肖特基二极管，即续流二极管。由于 MOS 管集成在开关电源芯片内部，无法测量到 MOS 管的开关波形，因此可以测量续流二极管两端的电压波形：

Figure 2-3 红圈内的振铃明显有“过冲”现象，将这部分波形展开，发现其振荡频率恰好为122MHz，如 Figure 2-4 所示，这与 152MHz 超标频点非常接近！
进一步分析可以知道，这个振铃是由于二极管的反向恢复引起的，要想消除这个电压振铃，最简单的办法是在 D2 两端并联 RC 吸收电路。
Figure 2-4 续流二极管电压振铃频率

2.2 RC 参数选择

经过不断尝试，选择了 2200pF+10Ω 的组合（实验结果表明，电容越大，电压尖峰越低，但是Figure 2-7 中绿色箭头标示的电压下降斜坡也会越平缓，同时紧跟其后的谐振波形周期数也会越少，这是因为 LC 谐振频率 f 反比于 C 值，至于这个谐振则属于轻载时的正常现象）。这里要特别注意电阻 R 的功率选取，若电阻额定功率太小则其会被烧毁，最简单的办法是先用 1206 的10Ω 电阻应用在电路中，随后用示波器测量 R 两端的电压波形，调出波形的 RMS 电压，用这个电压 VRMS计算出电阻 R 的功率 P=V2
RMS/R，在本案例中，VRMS约为 1V，则电阻功率为 0.1W，稳妥起见，降额 50%，则至少需要 0.2W，因此最终选择了 1210 封装的电阻。 Figure 2-5、Figure 2-6 分别示出了重载和轻载时的续流二极管电压波形，不难发现，通过增加 RC 吸收电路，已经完全解决了电压振铃问题，Figure 2-7 即为上升尖峰展开波形，可以发现已经没有振荡发生。
Figure 2-5 重载时的续流二极管电压波形

Figure 2-6 轻载时的续流二极管电压波形

Figure 2-7 续流二极管的电压上升波形（MOS管导通时）

2.3 解决之道

基于 2.2 中的实验结果，并不能认为辐射超标问题已经解决，影响辐射测试结果的因素很多，因此整改手段不能仅有一个，在前往检测机构3之前，必须有多种方案可供选择才不至于无功而返。

RC 吸收
显然，RC 吸收电路可以在源头上遏制辐射的产生，对测试结果有积极的作用。
磁环
将磁环套于电源线上，对比前后的测试结果可以快速验证此辐射是否属于共模辐射，这种方法是在共模电压/电流的传播路径上制造障碍以及消耗能量。
共模电感
最初设计电源输入级时，并未加入共模电感，一是产品没有 EMC 认证方面的需求，二是为了节省成本，然而后期市场需求发生了变化，因此不得不解决辐射超标的问题？
差模电感
外接一个由差模电感组成的 EMI滤波器，此滤波器主要用于减小差模辐射。

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