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“本文件總結了七個常見的 PCB 設計錯誤，這些錯誤可能導致產品在認證過程中失敗，特別是在電磁兼容性（EMC）和射頻（RF）方面。”

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什么是產品認證？

產品認證是一種由獨立的第三方機構對企業(yè)的產品進行測試、檢驗和審核，以證明其符合特定的標準、技術規(guī)范或法規(guī)要求的活動。

產品認證主要可以分為兩大類：

強制性認證，也就是由國家法律法規(guī)強制要求執(zhí)行的認證。比如中國的CCC認證、歐盟的CE標志都屬于強制性要求。
自愿性認證，即企業(yè)根據(jù)自身需求、客戶要求或市場推廣需要，自愿申請的認證。它不是法律強制的。比如美國的UL認證、德國的GS認證在很多情況下都屬于自愿性認證。

不同國家和地區(qū)有自己的一套認證體系。如果您的產品計劃銷往全球，就需要了解目標市場的準入要求。以下是一些最常見的產品認證：

歐洲

CE (Conformité Européenne)
- 性質：強制性。
- 適用地區(qū)：歐盟（EU）及歐洲自由貿易聯(lián)盟（EFTA）國家。
- 簡介：被視為產品進入歐洲市場的“護照”。產品貼上CE標志，即表示其符合歐盟在安全、衛(wèi)生、環(huán)保和消費者保護等方面的一系列指令要求。它不代表質量好壞，而是代表滿足了最基本的安全要求。
GS (Geprüfte Sicherheit)
- 性質：自愿性。
- 適用地區(qū)：主要為德國，但在整個歐洲乃至全球都有很高的認可度。
- 簡介：“GS”意為“安全性已認證”。它是一項基于德國產品安全法的認證，比CE要求更嚴格，包含了對工廠生產流程的年審。因此，擁有GS標志的產品通常被認為具有更高的安全性和可靠性。
RoHS (Restriction of Hazardous Substances)
- 性質：強制性。
- 適用地區(qū)：歐盟。
- 簡介：一項環(huán)保指令，旨在限制電子電氣設備中某些有害物質（如鉛、汞、鎘等）的含量，以保護環(huán)境和人類健康。現(xiàn)在全球很多國家也推出了類似的法規(guī)。

北美地區(qū)

FCC 認證 (Federal Communications Commission)
- 性質：強制性。
- 適用地區(qū)：美國。
- 簡介：主要針對所有會產生射頻輻射的電子產品（幾乎涵蓋所有電子設備），以確保這些產品產生的電磁干擾（EMI）在規(guī)定范圍內，不會影響無線電通信的安全。
UL 認證 (Underwriters Laboratories)
- 性質：自愿性（但在法律和市場上常被視為“準強制性”）。
- 適用地區(qū)：主要為美國，全球認可度高。
- 簡介：全球最知名的安全測試和認證機構之一。UL標準非常嚴苛，專注于產品的安全性能。雖然法律上非強制，但大多數(shù)美國零售商和保險機構都要求產品通過UL認證，否則拒絕銷售或承保。
ETL 標志 (ETL Listed Mark)
- 性質：自愿性。
- 適用地區(qū)：美國和加拿大。
- 簡介：與UL類似，ETL也是產品安全的證明。如果一個產品帶有ETL標志，說明它滿足了和UL相同的安全標準。它是UL的一個有力競爭者，同樣被廣泛接受。

中國

CCC 認證 (China Compulsory Certification)
- 性質：強制性。
- 適用地區(qū)：中國大陸。
- 簡介：被稱為“中國強制性產品認證”，是中國政府為保護消費者人身安全和國家安全、加強產品質量管理、依照法律法規(guī)實施的一種產品合格評定制度。目錄內的產品（如家電、電子設備、汽車零部件等）必須獲得此認證才能在中國市場銷售。
CQC 認證 (China Quality Certification Centre)
- 性質：自愿性。
- 適用地區(qū)：中國。
- 簡介：由中國質量認證中心開展的自愿性產品認證業(yè)務。當產品不在CCC強制目錄內時，企業(yè)可以通過CQC認證來證明其在安全、性能、環(huán)保等方面符合更高的標準，以提升品牌形象。

其他地區(qū)和國際體系

PSE 認證 (Product Safety of Electrical Appliance & Materials)
- 性質：強制性。
- 適用地區(qū)：日本。
- 簡介：是日本的電器用品安全法認證，規(guī)定了特定電器產品必須通過安全認證才能進入日本市場。
KC 認證 (Korea Certification)
- 性質：強制性。
- 適用地區(qū)：韓國。
- 簡介：韓國為了統(tǒng)一認證標志而推出的制度，整合了多個不同的強制性認證，涵蓋了安全、健康、環(huán)境等多個方面。
CB 體系 (IECEE CB Scheme)
- 性質：國際互認體系。
- 簡介：這不是一個直接面向消費者的認證標志，而是一個電工產品安全測試報告的國際互認體系。企業(yè)在一個成員國的認證機構獲得CB測試證書后，可以更便捷地轉換為其他成員國的認證證書（如CE、UL、CCC等）

PCB 設計錯誤導致的認證失敗

先來看一個長圖：

在電子產品開發(fā)中，產品認證，特別是在電磁兼容性（EMC）與射頻（RF）方面的合規(guī)性，是決定產品能否順利上市的關鍵瓶頸。認證失敗不僅會導致成本高昂的重新設計與額外的測試費用，更會嚴重拖延產品上市周期。

電磁兼容性（EMC）：布局設計的核心原則

多數(shù)認證失敗的直接原因在于產品產生了過度的電磁輻射，或對外界電磁干擾表現(xiàn)出高度敏感性。其中接地和電源完整性是重中之重。

一個常見的設計缺陷是未能為高速信號走線提供連續(xù)、低阻抗的返回路徑。

當信號路徑下方缺乏完整的參考平面（例如，走線跨越分割的地平面），其返回電流將被迫繞行，形成一個較大的環(huán)路面積。這使得信號走線及其返回路徑構成一個高效的偶極天線，從而向外輻射電磁噪聲。同樣，地平面的碎片化，因過孔或布線被過度切割而導致的不連續(xù)，也會中斷返回路徑，顯著增加EMI風險。對于原型設計中常見的雙層板，雖然成本低廉，但其通過敷銅形成的拼湊式接地網絡，極易被信號走線分割，這些碎片化的接地區(qū)域可能演變?yōu)橐馔獾妮椛涮炀€，而非噪聲抑制屏障。因此，為確保認證成功，尤其對于包含無線功能的設計，采用具有專用、完整接地內層的多層板非常重要。

此外，噪聲的源頭管理同樣關鍵。開關穩(wěn)壓器因其高頻切換特性，是主要的噪聲源之一。如果其布局不當，例如存在較長的開關環(huán)路或不良的接地連接，就會在寬頻率范圍內產生強烈的電磁輻射，嚴重影響EMC測試結果。同時，電源輸入端口是傳導騷擾進入或流出設備的主要通道，必須通過鐵氧體磁珠、大容量電容或LC濾波器等手段進行充分濾波，以滿足傳導輻射標準。

認證的是產品，不是單個 PCB

產品認證的對象并非孤立的PCB，而是包含外殼、線纜、連接器在內的完整終端產品。在裸板狀態(tài)下測試通過，但在裝入外殼并連接線纜后失敗，是極為常見的情形。外部接口，如USB、電源插孔或任何連接長導線的GPIO，都是潛在的“天線”，極易耦合噪聲并向外輻射，或將外部干擾引入系統(tǒng)內部。因此，對這些接口進行適當?shù)臑V波、屏蔽和ESD保護是必不可少的。

同樣，外殼本身也會對EMC和RF性能產生決定性影響。一個接地不良的金屬外殼可能形成諧振腔，放大特定頻率的噪聲，或者本身變成一個巨大的輻射天線。因此，測試和驗證必須在最終產品形態(tài)下進行，以確保結果的有效性。

射頻（RF）與安全性的特殊考量

對于集成了藍牙、Wi-Fi等無線通信功能的產品，天線的設計與布局直接關系到RF認證的成敗。天線性能對周圍環(huán)境極為敏感，若將其置于過于靠近地平面、金屬外殼或其他高頻噪聲組件（如開關穩(wěn)壓器、晶體振蕩器）的位置，會導致其阻抗失配、輻射效率降低、通信距離縮短，甚至因雜散發(fā)射超標而無法通過認證。即便使用預認證的無線模塊，如果未能嚴格遵循其參考設計中關于天線周圍接地間隙和禁布區(qū)的規(guī)定，同樣會使模塊的認證失效。

最后，對于涉及交流市電或高壓電路的設計，安全認證是不可逾越的紅線。必須嚴格遵守目標市場的安全標準，確保高壓與低壓電路之間有足夠的物理隔離，包括滿足爬電距離和電氣間隙的要求。在布局時，應清晰劃分高低壓區(qū)域，并移除隔離帶下方的任何銅箔，以防止?jié)撛诘陌踩[患。

產品開發(fā)過程中的潛在問題

產品設計初期

忽略了 EMC 設計：在PCB布局中，信號走線過長且沒有實心回流路徑（如跨越分割地平面），可能導致走線像天線一樣輻射噪聲。
地平面碎片化（被過孔或布線切割），破壞低阻抗回流路徑，增加輻射。
電源輸入未進行充分濾波（缺少鐵氧體磁珠、大容量電容或LC濾波器），導致傳導發(fā)射問題。
開關穩(wěn)壓器布局不佳（長環(huán)路或接地不良），在寬頻率范圍內輻射，影響EMC結果。
依賴雙層板設計：嘗試使用雙層板進行認證產品設計，而不是具有專用內部地平面的多層板，這使得難以獲得連續(xù)干凈的地平面。
外部接口缺乏屏蔽或濾波： USB、電源插孔、天線甚至長GPIO等連接到外部世界的接口未添加鐵氧體磁珠、ESD保護或共模扼流圈。
誤解認證范圍：認為認證僅適用于PCB或電子元件，而非整個產品（PCB、外殼、布線、連接器等）。
天線放置或接地不良：將天線放置得離地平面、外殼或其他嘈雜元件太近，影響無線性能（如范圍縮小、特性失諧）。
更改預認證模塊天線周圍的布局（尤其是接地間隙或禁區(qū)），可能使認證失效。
高低壓之間缺乏隔離：未在高壓電路（連接到交流電源、電源轉換等）和低壓電路之間考慮爬電距離、電氣間隙和隔離。
將噪聲元件放置在敏感走線附近：將開關穩(wěn)壓器、晶體振蕩器、數(shù)字總線等高速或噪聲元件放置在敏感模擬走線、天線或RF路徑附近。

設計優(yōu)化與測試準備階段

積極進行EMC設計：考慮發(fā)射和抗擾度，確保信號走線有連續(xù)參考地，避免地平面碎片化，在電源輸入端添加適當濾波，優(yōu)化電源供應布局。
選擇合適的PCB層數(shù)：對于需要認證的產品，使用四層或更多層板，并分配一個內部層作為專用地平面，以提供一致的回流路徑。
為外部接口增加保護：對所有外部接口添加濾波和保護，確?；亓髀窂娇煽?。
整體產品考慮：在設計時就將外殼、布線和連接器等納入考慮，并計劃測試最終組裝好的產品，而不是裸板。
優(yōu)化天線布局：遵循參考布局，留出建議的天線間隙，避免附近布線，不要放置在金屬部件下方。
確保高低壓隔離：關注爬電距離和電氣間隙，移除隔離區(qū)域下方的銅箔，并遵循目標市場的標準。
優(yōu)化元件布局：將噪聲和安靜區(qū)域分組，在需要時使用屏蔽，并保持敏感的模擬和RF區(qū)域與高速數(shù)字區(qū)域物理隔離。