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一、背景与问题分析
这类支架通过 USB 数据线连接摩托车电源与手机,充电稳定性强。市场上常见的有线充电支架多配备 1A 或 2A 的充电接口,能满足大多数手机的常规充电需求。比如部分铝合金材质的摩托车手机支架,不仅坚固耐用,还设置了双 USB 有线充电口,可同时为手机及其他电子设备充电,极大提升了使用便利性,受到外卖骑手等对手机电量依赖度高的人群青睐。其充电原理简单直接,将摩托车 12V 的电压通过降压模块转化为适合手机充电的 5V 电压,经数据线传输至手机。然而,数据线在长期使用过程中易出现磨损、断裂等问题,且插拔数据线操作相对繁琐,在骑行颠簸时还可能出现接口松动、接触不良的状况。本次整改的样机,为了方便充电,车载终端充电是金属触点接口,因此充电支架也要是金属触点,这样直接放上去就可以充电了,减少用USB线连接的环节。
二、整改前问题:
67MHz(超 23dB)、118MHz(超 15dB)的辐射超标问题,67MHz 接近 DC-DC 降压模块(12V→5V)开关频率的二次谐波,118MHz 为 67MHz 的 1.76 倍频,推测为主控晶振的高次谐波耦合至电源环路。
整改措施:
(1)电路源头抑制(针对 67MHz)
优化开关管驱动:将 DC-DC 芯片驱动电阻由 0.01Ω 增至 5Ω,降低开关电压边沿陡度,谐波能量向低频分散。
添加 RC 吸收电路:在 MOSFET 的 D-S 极并联 100Ω+100pF 网络,抑制开关尖峰。
晶振隔离设计:主控晶振周围铺铜屏蔽,底面挖空 GND 层,避免 32.768kHz 谐波耦合至 PCB 外层走线。
(2)线缆与接口滤波(针对双线辐射)
输入线共模抑制:串接一体屏蔽共模电感,并绕纳米晶磁环(MCNC-180911-410)三圈,实测 67MHz 共模电流衰减 15dB。
金属触点接地优化:触点基座增加 0.1mm 厚导电泡棉,与充电座铝合金外壳实现 360° 低阻抗连接(<10mΩ),消除触点 - 外壳间的高频缝隙辐射。
(3)结构屏蔽强化(针对空间辐射)
外壳完整性修复:充电座上下盖缝隙填充导电胶,通风孔尺寸控制在 λ/20(67MHz 对应 λ=4.48m,孔径<22.4mm),实测屏蔽效能提升 20dB。
局部屏蔽罩:对 DC-DC 模块加装铜镍合金屏蔽罩(厚度 0.3mm),罩体与 PCB GND 通过 4 颗 M2 螺丝多点接地,抑制模块直接对外辐射。
(4)接地系统重构(高频低阻)
多点接地设计:PCB 采用网格状接地平面,DC-DC 模块接地桩直接连接外壳,避免形成 10cm 以上的接地环路(环路面积从 8cm²→0.5cm²)。
屏蔽层单点接地:输入线屏蔽层仅在充电座端接地,避免与摩托车车架形成地环路(实测 118MHz 地噪降低 12dB)。
(5)能量分散技术(辅助措施)
展频调制:开启 DC-DC 芯片的展频功能(±2% 频率偏移),将 67MHz 单频能量分散至 65.6~68.4MHz,峰值降幅 8dB(满足限值<23dB)。
四、整改后效果:67MHz 和118MHz频段辐射值余量大于7dB,完全满足标准要求;
五、整改总结:本次整改通过 “源头削峰 - 路径阻断 - 空间屏蔽” 的三级控制,结合摩托车动态工况的接地优化,实现 67MHz/118MHz 辐射值从超标 23dB/15dB 到合规的跨越,同时兼顾充电座的可靠性与成本。