CN102521934A

CN102521934A - 一种解决手持式pos终端电磁干扰的方法

Info

Publication number: CN102521934A
Application number: CN2011104174827A
Authority: CN
Inventors: 陈本溪; 黄海峰
Original assignee: FUJIAN SANYUANDA SOFTWARE Co Ltd
Current assignee: FUJIAN SANYUANDA SOFTWARE Co Ltd
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2012-06-27

Abstract

本发明涉及解决电磁干扰技术领域，特别是一种解决手持式POS终端电磁干扰的方法，该方法适用于内部具有至少两块PCB板叠加的手持POS终端机；其按照以下方式实现：在所述PCB板与板之间的垂直方向相互对应的地网络分别做裸铜处理，将一块导电棉固定在该裸铜之间，通过该导电棉自动将所述PCB板排座之前的地网络紧密的连接。该方法通过改变共模电流的回流路径和降低地平面的阻抗，从而改善其电磁干扰，加强手持式终端的稳定性。

Description

一种解决手持式POS终端电磁干扰的方法

技术领域

本发明涉及解决电磁干扰技术领域，特别是一种解决手持式POS终端电磁干扰的方法。

背景技术

目前数据通信技术在飞速发展，人们的生活越来越离不开各式各样的支付终端。通过刷卡消费的群体人数越来越多，因此各种POS机终端的需求量不断增加，特别是手持式POS机终端，它的优点很明显就是移动方便操作简单。在实现人机交互上，更加适应消费者和使用者的需求。但是将一大堆的功能模块都集中在一个小小的POS机上实现，必然带来各种不稳定性和电磁干扰。

请参见图1，图1是现有手持式POS机终端主板模块空间结构图，从图中可知，主板的左上角为打印机模块，右上角为RFID模块，打印机模块下面液晶排线座和系统电源，RFID模块下面为主板到副板的排线座，主板中间部分为整个系统的核心部分，包括系统的核心处理芯片MCU、NAND_FLASH、SDRAM，主板的下面部分为按键模块部分。由于主板到副板的排线座是连接主板和副板的唯一桥梁，因此排线座直接影响整个POS机终端的稳定性和抗干扰能力。请参见图2，副板的左上角为音频模块，右上角为GPRS模块，音频模块下面为副板到主板的排线座和系统电源模块，副板中间部分为电源充电管理模块和开关机电路模块，副板的中下部分为IC卡座，副板的下面部分为数据接口和电源接口。该手持式POS机终端在进行静电测试、电快速瞬间脉冲群等电磁兼容性EMC测试的时候，出现死机、重启和白屏的现象。分析该现象，其主要有两个方面原因，一个是出在共模电流的回流路径上，另外一个出在地平面的阻抗上。由于上述主板和副板的唯一连接桥梁就是“主板到副板的排线座”，系统在静电的冲击下，共模电流通过副板的地平面到达中间位置的排线座，再流过副板到主板的排线，最后到达主板。由于排线的根数为60根，其中地网络的排线根数为10根。整个地网络由主板的地平面、排线地网络和副板地平面组成。主板地平面和副板地平面的阻抗非常小，只有排线上的地网络阻抗比较大，共模电流通过高阻抗的地排线，由欧姆定律可知，共模电流会造成信号线在主板和副板上出现电压差，并且这个电压差值比较大，其流经主板排线座左边的主板核心处理芯片MCU上，会直接造成系统死机、重启和白屏的现象。

手持式POS机终端在整机的情况下，终端内部电路会出现在模具表面上的只有副板上的“数据接口和电源接口”金属座。在对手持式POS机终端进行接触式静电测试时，静电打在“数据接口和电源接口”金属座外壳上，共模电流通过外壳流到副板上。在副板上共模电流的回流路径必然是沿着阻抗小的地方流去，这里我们分析一下副板上信号线和地平面的高频阻抗。

对于理想状态下的地平面（即没有任何分割地平面的信号线存在），在高频的情况下地平面高频阻抗计算公式如下：

公式（一） Z(uΩ)=370

Figure 2011104174827100002DEST_PATH_IMAGE002

,即地阻抗等于370乘以高频频率的开根号，其中高频频率单位为MHz。

对于副板上的信号线，在高频的情况下信号线高频阻抗计算公式如下：

公式（二） Z(Ω)=1.25×L×[㏑(L/W)+1.2+0.22(W/L)] ×F;

L，为印制线的长度，单位米（M）；

W，为印制线的宽度，单位米（M）；

F，为频率，单位（MHz）。

这里以900MHz的高频干扰为例进行分析，根据公式一可以看到地平面的阻抗：Z=11.1mΩ。根据公式二，以副板上最长信号线为例，L=0.1m,W=0.0002m,信号线高频阻抗：Z=1.25×0.1×[㏑(0.1/0.0002)+1.2+0.22(0.0002/0.1)] ×400 =370Ω。

通过上述计算得出的信号线高频阻抗远远大于地平面高频阻抗，所以共模电流的大部分电流流过地平面，只有微乎其微的电流流到信号线里面去。由于主板到副板的连接排线座，它是由60根金属线组成的，其中的地网络线为十根，因此地网络在排线上不在是地平面，只能使用公式二来进行计算。假设一根线的宽度为1毫米，则W=10mm=0.01m,L=0.1m,根据公式二计算，Z=1.25×0.1×[㏑(0.1/0.01)+1.2+0.22(0.01/0.1)] ×400=176Ω, 通过计算结果发现排线上地网络的高频阻抗值远大于主板和副板地平面的高频阻抗，这也证明排线对系统的影响是多么严重。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种解决手持式POS终端电磁干扰的方法，能通过改变共模电流的回流路径和降低地平面的阻抗，从而改善其电磁干扰，加强手持式终端的稳定性。

本发明采用以下方案实现：一种解决手持式POS终端电磁干扰的方法，其特征在于：该方法适用于内部具有至少两块PCB板叠加的手持POS终端机；其按照以下方式实现：在所述PCB板与板之间的垂直方向相互对应的地网络分别做裸铜处理，将一块导电棉固定在该裸铜之间，通过该导电棉自动将所述PCB板排座之前的地网络紧密的连接。

在本发明一实施例中，所述的手持POS终端机包括一主PCB板和一副PCB板。

在本发明一实施例中，所述的地网络包括所述主PCB板按键模块区域的地网络、副PCB板IC卡座区域和电源充电管理电路区域之间的地网络。

本发明实现简单，能有效解决了手持式P0S机终端电磁干扰（EMI）的问题，可以使得手持式POS机终端数据通信更加稳定，抗干扰能力更强。

附图说明

图1为现有手持式POS机终端主板模块空间结构图；

图2为现有手持式POS机终端副板模块空间结构图。

图3为浮地设备产品EMI问题的原理图。

图4为本发明实施例设置导电棉后的POS机PCB结构布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

本发明的实施例提供一种解决手持式POS终端电磁干扰的方法，该方法适用于内部具有至少两块PCB板叠加的手持POS终端机；其按照以下方式实现：在所述PCB板与板之间的垂直方向相互对应的地网络分别做裸铜处理，将一块导电棉固定在该裸铜之间，通过该导电棉自动将所述PCB板排座之前的地网络紧密的连接。本发明通过导电棉，将PCB板排座之前的地网络连接，通过改变共模电流的回流路径和地网络阻抗值来实现和解决电磁干扰。

请参见图4这里以具有两块PCB板的手持POS终端机为例进行说明，如图4所示，相对于现有的结构，本发明主板和副板各个模块位置整体上没有大的变动，只是在主板的按键模块上方空白区域的地网络做裸铜处理，并且将面上绿油去除，黏贴上导电棉。在副板相对应的位置上即副板IC卡座区域和电源充电管理电路区域之间的地网络同样做裸铜处理。从而在设备整机组装完整之后将紧密的连接在一起。

为了让一般技术人员清楚的明白本发明方法的重要性，下面结合实施例介绍整个手持式POS机终端在使用本发明方法的情况下共模电流回流路径，以及在没有使用本发明情况下的共模电流回流路径：

一、在没有使用本专利的情况下的共模电流回流路径。

通过对主板、副板、排线上地网络和信号线网络的高频阻抗分析计算，可以确认高频共模电流的回流路径是从副板开始，流过排线达到主板。在进行静电测试时，共模电流的理论值大小为30A，根据上面计算出来的主板、副板、排线地网络的高频阻抗值，并且结合图3中的公式△U=Zcm * Idm,其中△U表示电压，Idm表示电流，Zcm表示电阻。让我们来计算主板、副板以及排线上地网络产生的电压差，主板和副板地网络的高频阻抗值大致相同，电压差等于0.333V，而排线地网络的高频电压差等于5.2KV，排线上产生的电压差足以造成系统死机、重启和白屏。

二、在使用本发明方法的情况下共模电流回流路径。

本发明在主板和副板之间利用POS机终端的空间结构以及电路板制板技术（这里以两个板为例），通过导电棉来实现主板和副板的地网络连接起来。因此我们要重新计算主板和副板之间地网络高频阻抗值。因为导电棉不是地平面，所以阻抗的计算公式还是选用计算印制线高频阻抗的公式（即背景技术里介绍的公式二），一个导电棉的结构尺寸如下：L=5mm=0.005m,W=0.02m,根据公式二计算，导电棉地网络的高频阻抗Z=1.25×0.005×[㏑(0.005/0.02)+1.2+0.22(0.02/0.005)] ×400=1.734Ω，可知导电棉上地网络高频阻抗值远小于排线上地网络高频阻抗值，静电测试时共模电流的理论值大小为30A，再利用图3中的公式△U=Zcm * Idm,计算得到导电棉上电压差等于52V，即在导电棉上产生的冲击电压值为52V，而大部分芯片静电耐压值都在4KV左右，因此使用本发明的方法不会造成系统死机、重启和白屏的想象，系统抗电磁干扰性和稳定性强。由于添加的导电棉，系统共模电流的回流路径发生改变，新的回流路径是共模电流从副板的“数据接口和电源接口”开始，流过导电棉达到主板的按键模块，避开POS机终端的核心部分，系统更加不容易受到干扰，系统更加的稳定。

值得一提的是，本发明手持式终端电磁干扰（EMI）的解决方法，可以在各种手持式终端中实现很好的应用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种解决手持式POS终端电磁干扰的方法，其特征在于：该方法适用于内部具有至少两块PCB板叠加的手持POS终端机；其按照以下方式实现：在所述PCB板与板之间的垂直方向相互对应的地网络分别做裸铜处理，将一块导电棉固定在该裸铜之间，通过该导电棉自动将所述PCB板排座之前的地网络紧密的连接。

2.根据权利要求1所述的一种解决手持式POS终端电磁干扰的方法，其特征在于：所述的手持POS终端机包括一主PCB板和一副PCB板。

3. 根据权利要求1所述的一种解决手持式POS终端电磁干扰的方法，其特征在于：所述的地网络包括所述主PCB板按键模块区域的地网络、副PCB板IC卡座区域和电源充电管理电路区域之间的地网络。