原创 可穿戴智能手环的电磁兼容设计方案

可穿戴智能手环的电磁兼容设计方案

（赛盛工程技术研究院）

智能手环面临电磁兼容问题

（图片仅作示意，图文无关）

可穿戴产品正在改变着人们的生活，其中智能手环是可穿戴设备中最流行的产品，受到了白领消费者的广泛热捧。通过这款手环，用户可以记录日常生活中的锻炼、睡眠、部分还有饮食等实时数据，并将这些数据与手机、平板、ipod touch同步，起到通过数据指导健康生活的作用。市面上销售的手环产品也是种类繁多，作为服务生活的便携式产品，手环的质量、稳定性、电磁兼容性能受到人们了极大的关注。

智能手环产品在日常使用过程中就经常遇到以下电磁兼容干扰问题，困扰着人们对手环的使用：

手机等通讯设备不能很顺利的与手环通过蓝牙连接，进行数据传输通信；

内部加速度传感器在高频电磁场环境下受到高频电磁干扰，计步不准确；

智能手环内置电池，在电量不够时需要充电，但充电接口由于对外裸露容易遭受静电等干扰而损坏。

因此，作为智能手环的硬件设计人员，在产品研发过程中必须要进行电磁兼容设计。

智能手环电磁兼容滤波设计要点

产品对外充电端口需要进行防护滤波设计，增强接口的防静电能力，同时抑制干扰对后级电源的影响。建议增加的电路设计如下图所示，其中电源端口TVS管为BV05C，磁珠选型为BLM0402-600；

由于运动量的采集采用小、薄、低功耗的三轴分辨率加速器传感器，该传感器集成度高，极易受到干扰影响，在设计时需对模拟电源进行滤波设计，针对模拟电源需要采取高频磁珠和高频电容滤波，最好采取PI型滤波方式；

磁珠=FBMA-11-100505-121A10T;FBMA-10-100505-600T

手环通常采用超低功耗处理器芯片，数据运算量非常小，通过蓝牙芯片与移动设备进行通讯。蓝牙芯片电路设计时，要防止其它高频杂散的串扰，影响蓝牙的通信，需要针对蓝牙电源进行滤波设计，采取高频磁珠以及电容进行高频干扰滤波处理；建议滤波设计电路如下：磁珠=FBMA-10-100505-600T

输出电路需要一个π形电路（起到阻抗匹配的作用），需要根据实际情况在三个位置上增加电容或者电感，把阻抗调整到中心点，达到最大的功率输出效果。

智能手环电磁兼容滤波PCB设计要点

智能手环体积较小，PCB上布局比较紧凑，但器件布局也需要满足电磁兼容设计要求。设计时需要特别注意布局的顺畅，电源变换芯片、CPU模块、蓝牙模块、传感器电路分开布局，不能相互串扰，同时注意电源变换模块、蓝牙模块与传感器模块尽量分开保持一定距离。

PCB单板上，需要区分数字地区域、模拟地区域、射频地区域，可以不分地设计或分地设计并通过0欧电阻进行连接，同时对应的数字、模拟、射频电路分别参考对应的地平面，减小相互耦合干扰。分地设计时特别注意不能有信号布线跨地分割，否则会导致走线环路较大，容易受到外部高频干扰。

其他方面，在单板PCB设计时，注意板边铺设地网络，信号内缩，减小静电从结构缝隙耦合至单板的干扰，提高单板的敏感度。

智能手环电磁兼容结构设计要点

结构设计注意密闭性，注意按键的同时增大单板与结构件之间的间距，对结构件放电时不会作用至单板，间接提高了单板的放静电能力。

通过从滤波、防静电、PCB布局、分地、布线等几个方面进行电磁兼容设计考虑，这样才能提升智能手环的质量，稳定性！在实际应用中才能更加可靠，不受干扰，不易损坏，才能真正成为我们的生活中的健康助手！