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一、背景與問題分析
這類支架通過 USB 數據線連接摩托車電源與手機,充電穩定性強。市場上常見的有線充電支架多配備 1A 或 2A 的充電接口,能滿足大多數手機的常規充電需求。比如部分鋁合金材質的摩托車手機支架,不僅堅固耐用,還設置了雙 USB 有線充電口,可同時為手機及其他電子設備充電,極大提升了使用便利性,受到外賣騎手等對手機電量依賴度高的人群青睞。其充電原理簡單直接,將摩托車 12V 的電壓通過降壓模塊轉化為適合手機充電的 5V 電壓,經數據線傳輸至手機。然而,數據線在長期使用過程中易出現磨損、斷裂等問題,且插拔數據線操作相對繁瑣,在騎行顛簸時還可能出現接口松動、接觸不良的狀況。本次整改的樣機,為了方便充電,車載終端充電是金屬觸點接口,因此充電支架也要是金屬觸點,這樣直接放上去就可以充電了,減少用USB線連接的環節。
二、整改前問題:
67MHz(超 23dB)、118MHz(超 15dB)的輻射超標問題,67MHz 接近 DC-DC 降壓模塊(12V→5V)開關頻率的二次諧波,118MHz 為 67MHz 的 1.76 倍頻,推測為主控晶振的高次諧波耦合至電源環路。
整改措施:
(1)電路源頭抑制(針對 67MHz)
優化開關管驅動:將 DC-DC 芯片驅動電阻由 0.01Ω 增至 5Ω,降低開關電壓邊沿陡度,諧波能量向低頻分散。
添加 RC 吸收電路:在 MOSFET 的 D-S 極并聯 100Ω+100pF 網絡,抑制開關尖峰。
晶振隔離設計:主控晶振周圍鋪銅屏蔽,底面挖空 GND 層,避免 32.768kHz 諧波耦合至 PCB 外層走線。
(2)線纜與接口濾波(針對雙線輻射)
輸入線共模抑制:串接一體屏蔽共模電感,并繞納米晶磁環(MCNC-180911-410)三圈,實測 67MHz 共模電流衰減 15dB。
金屬觸點接地優化:觸點基座增加 0.1mm 厚導電泡棉,與充電座鋁合金外殼實現 360° 低阻抗連接(<10mΩ),消除觸點 - 外殼間的高頻縫隙輻射。
(3)結構屏蔽強化(針對空間輻射)
外殼完整性修復:充電座上下蓋縫隙填充導電膠,通風孔尺寸控制在 λ/20(67MHz 對應 λ=4.48m,孔徑<22.4mm),實測屏蔽效能提升 20dB。
局部屏蔽罩:對 DC-DC 模塊加裝銅鎳合金屏蔽罩(厚度 0.3mm),罩體與 PCB GND 通過 4 顆 M2 螺絲多點接地,抑制模塊直接對外輻射。
(4)接地系統重構(高頻低阻)
多點接地設計:PCB 采用網格狀接地平面,DC-DC 模塊接地樁直接連接外殼,避免形成 10cm 以上的接地環路(環路面積從 8cm2→0.5cm2)。
屏蔽層單點接地:輸入線屏蔽層僅在充電座端接地,避免與摩托車車架形成地環路(實測 118MHz 地噪降低 12dB)。
(5)能量分散技術(輔助措施)
展頻調制:開啟 DC-DC 芯片的展頻功能(±2% 頻率偏移),將 67MHz 單頻能量分散至 65.6~68.4MHz,峰值降幅 8dB(滿足限值<23dB)。
四、整改后效果:67MHz 和118MHz頻段輻射值余量大于7dB,完全滿足標準要求;
五、整改總結:本次整改通過 “源頭削峰 - 路徑阻斷 - 空間屏蔽” 的三級控制,結合摩托車動態工況的接地優化,實現 67MHz/118MHz 輻射值從超標 23dB/15dB 到合規的跨越,同時兼顧充電座的可靠性與成本。