大家好，欢迎来到“电子工程师之家”，大家也可以关注微信公众号同号“电子工程师之家”。微信公众号中有更多精彩内容。
你有没有遇到过这些“EMC玄学”问题？
电路板单独测试没问题，装进外壳后辐射发射突然超标；
设备在实验室好好的，一到客户现场就被强电磁环境“搞死机”；
明明加了屏蔽罩，干扰还是从某个缝隙“钻”进去……
别急着骂电路设计！很多时候，产品的机械结构才是EMC的“隐形操盘手”——它既能当“保护伞”挡干扰，也可能变成“漏勺”放干扰。今天咱们就用“盖房子”的逻辑，聊聊机械结构怎么悄悄影响EMC。
Part 1
一、先搞懂：机械结构凭啥能“管”EMC？
EMC（电磁兼容）的核心是“干扰别乱跑”：要么别干扰别人（EMI，电磁干扰），要么别被别人干扰（EMS，电磁抗扰度）。而机械结构就像产品的“骨架”和“皮肤”，直接决定了干扰的传播路径、屏蔽效果和接地质量。
简单说：电路是“心脏”，机械结构是“房子”——房子没盖好，心脏再强也容易“感冒”。
Part 2
一、机械结构影响EMC的几个“关键战场”
1. 外壳材质：金属是“防盗门”，塑料是“纱窗”
外壳是产品的“第一道防线”，材质直接决定屏蔽效能（挡干扰的能力）：
金属外壳（铝、钢）：像“实心防盗门”，能反射/吸收大部分电磁波（屏蔽效能可达60dB以上），适合高EMC要求的产品（如工控机、医疗仪器）；
塑料外壳：像“纱窗”，本身不导电，电磁波能轻松穿透（屏蔽效能＜10dB），必须加导电涂层（如喷导电漆）或金属衬里才管用；
混合材质：比如塑料外壳嵌金属条，要注意金属条必须“连续接地”，否则缝隙会变成“漏点”。
案例：某智能手表用全塑料外壳，EMI测试辐射超标，后来在表壳内侧喷导电漆，屏蔽效能提升到40dB，顺利通过测试。
2. 缝隙与开孔：“漏勺效应”毁所有
外壳上的缝隙（如拼接缝、螺丝孔）和开孔（如散热孔、按键孔），是干扰最爱的“逃生通道”：
缝隙长度：如果缝隙长度接近干扰信号的半波长（λ/2），电磁波会像水一样“漏”出去（比如100MHz信号波长3米，半波长1.5米，缝隙超1.5米必漏）；
开孔大小：散热孔直径别超过干扰信号波长的1/20（比如1GHz信号波长30cm，开孔直径最好别超1.5cm），否则会变成“喇叭”向外辐射；
密封工艺：螺丝要拧紧（接触电阻＜10mΩ），接缝处贴导电泡棉（像“胶条”堵缝），别留肉眼可见的“牙缝”。
血泪教训：某工业交换机外壳拼接缝用了普通橡胶垫（不导电），导致30MHz~100MHz辐射超标，换成导电泡棉后，辐射直降20dB！
3. 接地设计：“下水道”不通，干扰就泛滥
机械结构的接地质量，决定了干扰电流的“排泄能力”：
接地连续性：金属外壳必须通过多个螺丝/弹片与PCB地平面“多点连接”（别只靠一个螺丝！），否则接触电阻大，干扰电流“堵”在里面，这个要具体问题具体分析，有的可能要求单点接地；
接地位置：敏感电路（如射频模块）的外壳接地要“就近”，别让干扰电流绕远路；
浮地风险：塑料外壳若没接地，内部电路可能“浮地”，容易积累静电（ESD）或被感应出干扰。
比喻：接地就像给干扰电流修“下水道”，机械结构接地不好，“下水道”堵了，干扰就会从USB口、天线口“溢”出来。
4. 内部布局：“居民楼”乱建，干扰就“串门”
产品内部的机械布局（元件间距、线缆走向、屏蔽罩安装），直接影响串扰（干扰在元件间乱窜）：
强干扰源远离敏感电路：比如开关电源、电机驱动板，要和ADC、射频模块保持5cm以上距离（像“污染源”别挨着“精密仪器”）；
线缆“藏好”：信号线别和电源线捆一起（像“水管和电线别同槽”），高速线（如USB3.0）用屏蔽线，屏蔽层良好接地；
屏蔽罩“接地”：给晶振、时钟电路、射频电路加金属屏蔽罩时，罩子必须焊在PCB地上（别悬空！），否则会变成“干扰收集器”。
案例：某无人机飞控板，GPS模块和电机驱动板挨太近，电机干扰导致定位漂移，后来把两者间距拉开8cm，加金属隔板，问题解决。
5. 连接器与接口：“大门”没关好，干扰随便进
连接器（如USB、HDMI接口）是“内外干扰交换的窗口”，机械设计要注意：
屏蔽连接器：用金属外壳的连接器（如DB9屏蔽头），别用塑料头的；
接口密封：连接器与外壳的缝隙用导电密封圈（像“门封条”），防止外部干扰“破门而入”；
线缆屏蔽层处理：屏蔽层必须360°环接外壳（别只剥一点线接！），否则屏蔽容易失效。
典型错误：某工控机用普通USB接口，屏蔽层只剥了5mm线接外壳，导致外部辐射从接口“灌”进去，死机频发，换成屏蔽连接器后恢复正常。
Part 3
一、良好的结构设计对产品的影响
在一个产品中，EMC的问题不是一个独立的问题，而是一个系统的问题。其不但涉及到电子电气本身，还涉及到产品的结构设计。
一个良好的结构设计，可以对产品产生下面的正面影响：
可以对电磁场形成良好的屏蔽效果。
可以形成一个良好的接地系统。
可以避免耦合的发生。
对于某些系统来说可以使得滤波器的效果最佳化。
如下 图所示，将滤波器固定在b图中的位置，滤波效果更佳，不会让辐射超标。
二、结构的EMC设计规则
综合考虑，结构的EMC设计规则如下：
应尽量避免共模干扰电流流过敏感电路或高阻抗的接地回路。
应尽量避免额外的容性耦合或感性耦合。
要注意形成良好的､ 低阻抗的瞬态干扰泄放路径。
应尽量保证关键干扰信号的屏蔽效果。
优先选金属外壳。
控制缝隙长度＜λ/2（高频干扰重点看），开孔直径＜λ/20。
强干扰源与敏感电路“隔离布局”，高速线用屏蔽线
连接器优选用屏蔽款，屏蔽层360°环接外壳。
三、举例说明
一个产品的结构设计的好坏，直接影响产品的EMC的是否达标。
如下图为一个有EMC问题的结构设计图。
该结构设计存在的问题如下：
接地点和电源入口离的太远，这样会导致电源的接地路径变长，接地效果不佳，如电源线上有干扰，不能在干扰到印制电路板之前泄放掉。
另外, 产品接地点远离电源线和信号线 1,会导致当干扰电流从电源线和信号线1上流过时, 这种共模干扰电流会流经图中印制板和互连排线,又因为互连排线有着较高的阻抗, 这会使得排线两端将有电压变化，这个电压变换可能会使得印制板1和2之间的信号传输产生误码。
互联排线有较高的阻抗，当有共模电流干扰时，会产品严重的EMC问题。
信号线1和信号线2在印制板2的两端，如果信号1上有干扰时或者进行EFT/B测试时，由于分布电容的存在（一般分布电容的大小为50pF/m），会对信号2产生影响，除非印制板2有一个良好的地平面，可以参考下图。
所以，对于一个产品来说，结构的设计很重要，它不但涉及到美观、安全、防水、可服务性等方面，还对EMC产生重要的影响。
产品结构的EMC设计，是在产品设计之初就要重点考虑的，这个阶段考虑也是最节约成本的。
结语：
EMC是“系统工程”，机械结构别拖后腿！
很多工程师觉得EMC是“电路的事”，却忘了机械结构是EMC的“物理载体”——外壳漏了、接地断了、布局乱了，再牛的电路也白搭。
下次做产品设计时，记得先画好“机械结构草图”，和电路工程师一起“对齐EMC需求”：外壳材质定了吗？缝隙怎么控？接地点在哪？内部布局避开了吗？
毕竟，好的机械结构，能让EMC测试少走90%的弯路！
学而时习之，不亦说乎，与家人们共勉！
欢迎大家同时关注微信公众号“电子工程师之家”，有更多精彩等你发现。
暂无评论内容