系統開(kāi)發(fā)者在針對開(kāi)發(fā)要求，開(kāi)始進(jìn)行應用方案選擇，大多會(huì )傾向尋找性能更高、速度更快的解決方案，例如SoC、GPU、無(wú)線(xiàn)傳輸、無(wú)線(xiàn)充電等應用方案，都會(huì )以更新、更快的角度進(jìn)行方案選擇，但若同時(shí)將這些應用方案塞到設備機箱中，如果沒(méi)有針對電磁波改善方案進(jìn)行設計，完成的產(chǎn)品肯定無(wú)法通過(guò)電磁干擾(Electro Magnetic Interference，EMI)產(chǎn)品驗證關(guān)卡，甚至可能造成產(chǎn)品無(wú)法出貨。

一般來(lái)說(shuō)，電子產(chǎn)品通常若在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，未能重視EMI問(wèn)題對策與改善，通常會(huì )在后段即將進(jìn)行量產(chǎn)才發(fā)現EMI問(wèn)題必須改善，此時(shí)才在事后進(jìn)行設計檢討、測試、改善對策元件追加／試做，耗用的成本會(huì )比在開(kāi)案初期即同時(shí)考量設計改善方案要來(lái)得高許多，往往在設計案的時(shí)限一步步逼近時(shí)，在時(shí)間壓力下若因EMI問(wèn)題而使設計必須做某部分的妥協(xié)，更是得不償失。

利用局部金屬屏蔽 解決重點(diǎn)EMI問(wèn)題

除了從模塊化元件利用金屬屏蔽方式，降低高頻、高速元件可能造成的電磁干擾噪訊外，另一個(gè)產(chǎn)生電子波干擾的重要源頭，就是PCB電路板本身，系統開(kāi)發(fā)者必須在投入開(kāi)發(fā)的初期就能預先進(jìn)行各式抑制電磁干擾源發(fā)生的設計問(wèn)題，或搭配被動(dòng)元件、輔助設計措施進(jìn)行產(chǎn)品的電磁干擾問(wèn)題改善。電子系統中，除了關(guān)鍵元件的高頻運行下，可能產(chǎn)生電磁干擾問(wèn)題外，另一大電磁干擾問(wèn)題來(lái)源，就是印刷電路板本身的設計不良，使得電磁波干擾問(wèn)題會(huì )有趨于惡化的現象。開(kāi)發(fā)時(shí)必須針對不同的需求，選擇適宜的設計形式降低可能產(chǎn)生的電磁干擾影響。

圖1：針對PCB區塊產(chǎn)生的EMI干擾問(wèn)題，可使用EMI改善對策元件重點(diǎn)改善。

通常PCB設計工作需要仰賴(lài)系統設計者多年累積的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗，或利用精密的驗證模型系統，在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)進(jìn)行前先以機箱框體結構、載板、元件特性、電源配置等參數，先進(jìn)行軟件參數模擬分析，試著(zhù)在投入研發(fā)資源前，先初步確認電磁干擾問(wèn)題的可能影響狀態(tài)，再進(jìn)行細部的外型、機構、電路或元件重新配置方式，盡可能將電磁干擾問(wèn)題的可能成因降到最低。

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在設計過(guò)程考量EMI設計對策

一般來(lái)說(shuō)，電子產(chǎn)品通常會(huì )在完成初步驗證設計，即同步進(jìn)行電磁干擾驗證工作，此時(shí)的設計方案在外型與機構仍有相當大程度的設計修改彈性，若驗證設計測出的電磁干擾問(wèn)題相當嚴重，就必須選擇重新配置零組件、或改善部分機構或防護材料的設置。

但若電磁干擾問(wèn)題的影響采用元件重新配置的改善幅度有限，或PCB板本身就太小、根本沒(méi)有空間重新配置關(guān)鍵元件，這時(shí)能進(jìn)行電磁波干擾問(wèn)題改善的設計方針，就必須朝不同設計技巧、或利用電磁波抑制對策元件進(jìn)行重點(diǎn)式設計改善。而多數設計方案為了降低后期驗證、可能造成電磁干擾問(wèn)題不易修正問(wèn)題，或是減少投入修正電磁干擾問(wèn)題的額外成本，較合適的作法是在每個(gè)開(kāi)發(fā)階段都加入減低電磁干擾的線(xiàn)路設計考量，讓整體電路設計可將電磁干擾問(wèn)題降低減緩。

圖2：在射頻、核心處理器、高速存儲器等高頻元件區塊，可使用金屬屏蔽方式改善產(chǎn)品EMI影響問(wèn)題。

若以目前最熱門(mén)的智能型行動(dòng)裝置為例，一般的設計條件中，大多會(huì )選擇納入核心處理器(CPU)、繪圖處理器(GPU)、存儲器(DDR SDRAM)、儲存記憶卡...等關(guān)鍵元件，而高頻元件以處理器、繪圖處理器、存儲器為主，目前行動(dòng)裝置處理器外部時(shí)脈動(dòng)輒超過(guò)1GHz，這在機構空間相對有限的小尺寸設計方案中，并不容易改善其電磁干擾問(wèn)題，而高頻運行也容易干擾周邊元件正常運行，較常見(jiàn)的作法是于PCB印刷電路板做好區塊接地、搭配金屬護罩把高頻元件利用金屬屏蔽，最大幅度地減少電磁干擾影響。

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使用改善EMI干擾對策元件 緩解設計產(chǎn)品之EMI影響

但搭配金屬屏蔽設計，必須搭配PCB印刷電路板的接地布線(xiàn)進(jìn)行配合，于高頻元件周邊預留金屬屏蔽可用的固定焊點(diǎn)，焊點(diǎn)除具備直接屏蔽效果外，也必須同時(shí)達到屏蔽接地設計，讓高頻電磁干擾問(wèn)題有效被抑制。解決了最大的EMI問(wèn)題干擾源后，對于PCB本身的干擾問(wèn)題改善，就可搭配對策性電磁干擾改善元件進(jìn)行EMI問(wèn)題加強改善設計。

例如，針對CPU線(xiàn)路需要的時(shí)脈電路，可以追加防止電磁干擾用的濾波電路，而據高頻資料傳輸運行狀態(tài)的GPU高頻I/O，可以追加設置共模扼流線(xiàn)圈(Common mode Choke Coil)，至于也可選擇幾個(gè)關(guān)鍵IC，在其電源線(xiàn)路上設置旁路電容(Bypass Condenser)、或搭配Ferrite Beads(FB)元件設計。

而共模扼流線(xiàn)圈元件，通?？梢栽谥靼寤蜻m配卡上相當常見(jiàn)，共模扼流線(xiàn)圈主要是針對EMI問(wèn)題進(jìn)行濾波改善，尤其是針對高速信號線(xiàn)可能產(chǎn)生的電磁波向外輻射的抑制效果特別好，也可用于消除信號線(xiàn)的輸入干擾訊號、或各式環(huán)境噪訊／機箱內噪訊的干擾問(wèn)題。共模扼流線(xiàn)圈又稱(chēng)共模電感、共模線(xiàn)圈，尤其在交換式電源設計方案中相當常見(jiàn)，目前已有針對小型電路設計的貼片型元件。

針對高頻線(xiàn)路區塊 進(jìn)行重點(diǎn)EMI對策元件設置

而Ferrite Beads(磁珠)元件方面，磁珠本身具有很高的電阻率、磁導率，可以等效于電阻與電感的串連特性，但Ferrite Beads實(shí)際的電阻、電感值會(huì )隨著(zhù)頻率產(chǎn)生變化，由于Ferrite Beads比一般電感有更好的高頻濾波特性。Ferrite Beads本身的材料為鐵氧體的立方晶格的亞鐵磁性材料，鐵氧體材料可以是鐵鎳合金或鐵鎂合金，因為這種材料的高頻損耗相當大、且具備較高的磁導率，用于電磁干擾重點(diǎn)防治設計相當有用。

鐵氧體材料特性也可用于電路板的EMI問(wèn)題改善方面，一般來(lái)說(shuō)在低頻段時(shí)，Ferrite Beads的阻抗表現為由電感的組抗來(lái)構成，低頻狀態(tài)的電阻值相當低，磁芯本身的磁導率高、電感量表現較大，電磁干擾受電感反應影響。在高頻使用段方面，Ferrite Beads的阻抗由電阻特性呈現，隨著(zhù)外部頻率升高、磁芯之磁導率對應降低，這會(huì )導致Ferrite Beads的電感量減小、但此時(shí)磁芯損耗會(huì )增加(電阻增加)，當高頻信號通過(guò)鐵氧體電磁干擾反而會(huì )被吸收、轉換成熱能形式逸散能量。

至于Ferrite Beads鐵氧體的抑制元件可廣泛用于PCB印制電路板、數據線(xiàn)、電源線(xiàn)，例如，在PCB電路板電源線(xiàn)入口端加上Ferrite Beads鐵氧體抑制元件，即可有效濾除區塊電路的高頻干擾，另鐵氧體磁環(huán)、磁珠也可用于抑制信號線(xiàn)、電源線(xiàn)的高頻干擾／突波干擾，同時(shí)具吸收靜電放電脈沖能力。