專利名稱：一種解決手持式pos終端電磁干擾的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及解決電磁干擾技術領域，特別是一種解決手持式POS終端電磁干擾的方法。
背景技術：
目前數(shù)據(jù)通信技術在飛速發(fā)展，人們的生活越來越離不開各式各樣的支付終端。 通過刷卡消費的群體人數(shù)越來越多，因此各種POS機終端的需求量不斷增加，特別是手持式POS機終端，它的優(yōu)點很明顯就是移動方便操作簡單。在實現(xiàn)人機交互上，更加適應消費者和使用者的需求。但是將一大堆的功能模塊都集中在一個小小的POS機上實現(xiàn)，必然帶來各種不穩(wěn)定性和電磁干擾。
請參見圖1，圖1是現(xiàn)有手持式POS機終端主板模塊空間結(jié)構圖，從圖中可知，主板的左上角為打印機模塊，右上角為RFID模塊，打印機模塊下面液晶排線座和系統(tǒng)電源， RFID模塊下面為主板到副板的排線座，主板中間部分為整個系統(tǒng)的核心部分，包括系統(tǒng)的核心處理芯片MCU、NAND_FLASH、SDRAM，主板的下面部分為按鍵模塊部分。由于主板到副板的排線座是連接主板和副板的唯一橋梁，因此排線座直接影響整個POS機終端的穩(wěn)定性和抗干擾能力。請參見圖2，副板的左上角為音頻模塊，右上角為GPRS模塊，音頻模塊下面為副板到主板的排線座和系統(tǒng)電源模塊，副板中間部分為電源充電管理模塊和開關機電路模塊，副板的中下部分為IC卡座，副板的下面部分為數(shù)據(jù)接口和電源接口。該手持式POS機終端在進行靜電測試、電快速瞬間脈沖群等電磁兼容性EMC測試的時候，出現(xiàn)死機、重啟和白屏的現(xiàn)象。分析該現(xiàn)象，其主要有兩個方面原因，一個是出在共模電流的回流路徑上，另外一個出在地平面的阻抗上。由于上述主板和副板的唯一連接橋梁就是“主板到副板的排線座”，系統(tǒng)在靜電的沖擊下，共模電流通過副板的地平面到達中間位置的排線座，再流過副板到主板的排線，最后到達主板。由于排線的根數(shù)為60根，其中地網(wǎng)絡的排線根數(shù)為10 根。整個地網(wǎng)絡由主板的地平面、排線地網(wǎng)絡和副板地平面組成。主板地平面和副板地平面的阻抗非常小，只有排線上的地網(wǎng)絡阻抗比較大，共模電流通過高阻抗的地排線，由歐姆定律可知，共模電流會造成信號線在主板和副板上出現(xiàn)電壓差，并且這個電壓差值比較大， 其流經(jīng)主板排線座左邊的主板核心處理芯片MCU上，會直接造成系統(tǒng)死機、重啟和白屏的現(xiàn)象。
手持式POS機終端在整機的情況下，終端內(nèi)部電路會出現(xiàn)在模具表面上的只有副板上的“數(shù)據(jù)接口和電源接口，，金屬座。在對手持式POS機終端進行接觸式靜電測試時，靜電打在“數(shù)據(jù)接口和電源接口，，金屬座外殼上，共模電流通過外殼流到副板上。在副板上共模電流的回流路徑必然是沿著阻抗小的地方流去，這里我們分析一下副板上信號線和地平面的高頻阻抗。
對于理想狀態(tài)下的地平面(即沒有任何分割地平面的信號線存在)，在高頻的情況下地平面高頻阻抗計算公式如下公式(一)Z (u Ω )=370 4f，即地阻抗等于370乘以高頻頻率的開根號，其中高頻頻率單位為MHz。
對于副板上的信號線，在高頻的情況下信號線高頻阻抗計算公式如下 公式(二) Ζ( Ω )=1. 25XLX [ In (L/ff)+l. 2+0. 22 (ff/L) ] XF;L，為印制線的長度，單位米(M); W，為印制線的寬度，單位米(M); F，為頻率，單位(MHz)。
這里以900MHz的高頻干擾為例進行分析，根據(jù)公式一可以看到地平面的阻抗 Z=Il. ΙπιΩ。根據(jù)公式二，以副板上最長信號線為例，L=O. lm，W=O. 0002m，信號線高頻阻抗 Z=L 25X0. IX [ In (0. 1/0. 0002) +1. 2+0. 22 (0. 0002/0. 1) ] X 400 =370 Ω。
通過上述計算得出的信號線高頻阻抗遠遠大于地平面高頻阻抗，所以共模電流的大部分電流流過地平面，只有微乎其微的電流流到信號線里面去。由于主板到副板的連接排線座，它是由60根金屬線組成的，其中的地網(wǎng)絡線為十根，因此地網(wǎng)絡在排線上不在是地平面，只能使用公式二來進行計算。假設一根線的寬度為1毫米，則W=IOmm=O. 01m, L=O. Im, 根據(jù)公式二計算，Z=L 25X0. IX [In (0. 1/0. 01)+1. 2+0. 22(0. 01/0. 1)] X 400=176 Ω ,通過計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)排線上地網(wǎng)絡的高頻阻抗值遠大于主板和副板地平面的高頻阻抗，這也證明排線對系統(tǒng)的影響是多么嚴重。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種解決手持式POS終端電磁干擾的方法，能通過改變共模電流的回流路徑和降低地平面的阻抗，從而改善其電磁干擾，加強手持式終端的穩(wěn)定性。
本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)一種解決手持式POS終端電磁干擾的方法，其特征在于該方法適用于內(nèi)部具有至少兩塊PCB板疊加的手持POS終端機；其按照以下方式實現(xiàn) 在所述PCB板與板之間的垂直方向相互對應的地網(wǎng)絡分別做裸銅處理，將一塊導電棉固定在該裸銅之間，通過該導電棉自動將所述PCB板排座之前的地網(wǎng)絡緊密的連接。
在本發(fā)明一實施例中，所述的手持POS終端機包括一主PCB板和一副PCB板。
在本發(fā)明一實施例中，所述的地網(wǎng)絡包括所述主PCB板按鍵模塊區(qū)域的地網(wǎng)絡、 副PCB板IC卡座區(qū)域和電源充電管理電路區(qū)域之間的地網(wǎng)絡。
本發(fā)明實現(xiàn)簡單，能有效解決了手持式POS機終端電磁干擾(EMI)的問題，可以使得手持式POS機終端數(shù)據(jù)通信更加穩(wěn)定，抗干擾能力更強。


圖1為現(xiàn)有手持式POS機終端主板模塊空間結(jié)構圖； 圖2為現(xiàn)有手持式POS機終端副板模塊空間結(jié)構圖。
圖3為浮地設備產(chǎn)品EMI問題的原理圖。
圖4為本發(fā)明實施例設置導電棉后的POS機PCB結(jié)構布置示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步說明。
本發(fā)明的實施例提供一種解決手持式POS終端電磁干擾的方法，該方法適用于內(nèi)部具有至少兩塊PCB板疊加的手持POS終端機；其按照以下方式實現(xiàn)在所述PCB板與板之間的垂直方向相互對應的地網(wǎng)絡分別做裸銅處理，將一塊導電棉固定在該裸銅之間，通過該導電棉自動將所述PCB板排座之前的地網(wǎng)絡緊密的連接。本發(fā)明通過導電棉，將PCB板排座之前的地網(wǎng)絡連接，通過改變共模電流的回流路徑和地網(wǎng)絡阻抗值來實現(xiàn)和解決電磁干擾。
請參見圖4這里以具有兩塊PCB板的手持POS終端機為例進行說明，如圖4所示， 相對于現(xiàn)有的結(jié)構，本發(fā)明主板和副板各個模塊位置整體上沒有大的變動，只是在主板的按鍵模塊上方空白區(qū)域的地網(wǎng)絡做裸銅處理，并且將面上綠油去除，黏貼上導電棉。在副板相對應的位置上即副板IC卡座區(qū)域和電源充電管理電路區(qū)域之間的地網(wǎng)絡同樣做裸銅處理。從而在設備整機組裝完整之后將緊密的連接在一起。
為了讓一般技術人員清楚的明白本發(fā)明方法的重要性，下面結(jié)合實施例介紹整個手持式POS機終端在使用本發(fā)明方法的情況下共模電流回流路徑，以及在沒有使用本發(fā)明情況下的共模電流回流路徑一、在沒有使用本專利的情況下的共模電流回流路徑。
通過對主板、副板、排線上地網(wǎng)絡和信號線網(wǎng)絡的高頻阻抗分析計算，可以確認高頻共模電流的回流路徑是從副板開始，流過排線達到主板。在進行靜電測試時，共模電流的理論值大小為30A，根據(jù)上面計算出來的主板、副板、排線地網(wǎng)絡的高頻阻抗值，并且結(jié)合圖 3中的公式Δ Uicm * Idm,其中Δ U表示電壓，Idm表示電流，Zcm表示電阻。讓我們來計算主板、副板以及排線上地網(wǎng)絡產(chǎn)生的電壓差，主板和副板地網(wǎng)絡的高頻阻抗值大致相同， 電壓差等于0. 333V，而排線地網(wǎng)絡的高頻電壓差等于5. 2KV，排線上產(chǎn)生的電壓差足以造成系統(tǒng)死機、重啟和白屏。
二、在使用本發(fā)明方法的情況下共模電流回流路徑。
本發(fā)明在主板和副板之間利用POS機終端的空間結(jié)構以及電路板制板技術(這里以兩個板為例)，通過導電棉來實現(xiàn)主板和副板的地網(wǎng)絡連接起來。因此我們要重新計算主板和副板之間地網(wǎng)絡高頻阻抗值。因為導電棉不是地平面，所以阻抗的計算公式還是選用計算印制線高頻阻抗的公式(即背景技術里介紹的公式二)，一個導電棉的結(jié)構尺寸如下 L=5mm=0. 005m, W=O. 02m,根據(jù)公式二計算，導電棉地網(wǎng)絡的高頻阻抗Z=L 25X0. 005 X [ In (0. 005/0. 02)+1. 2+0. 22(0. 02/0. 005)] X 400=1. 734 Ω，可知導電棉上地網(wǎng)絡高頻阻抗值遠小于排線上地網(wǎng)絡高頻阻抗值，靜電測試時共模電流的理論值大小為30Α，再利用圖3中的公式Δ Uicm * Idm,計算得到導電棉上電壓差等于52V，即在導電棉上產(chǎn)生的沖擊電壓值為52V，而大部分芯片靜電耐壓值都在4KV左右，因此使用本發(fā)明的方法不會造成系統(tǒng)死機、重啟和白屏的想象，系統(tǒng)抗電磁干擾性和穩(wěn)定性強。由于添加的導電棉，系統(tǒng)共模電流的回流路徑發(fā)生改變，新的回流路徑是共模電流從副板的“數(shù)據(jù)接口和電源接口，，開始，流過導電棉達到主板的按鍵模塊，避開POS機終端的核心部分，系統(tǒng)更加不容易受到干擾，系統(tǒng)更加的穩(wěn)定。
值得一提的是，本發(fā)明手持式終端電磁干擾(EMI)的解決方法，可以在各種手持式終端中實現(xiàn)很好的應用。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種解決手持式POS終端電磁干擾的方法，其特征在于該方法適用于內(nèi)部具有至少兩塊PCB板疊加的手持POS終端機；其按照以下方式實現(xiàn)在所述PCB板與板之間的垂直方向相互對應的地網(wǎng)絡分別做裸銅處理，將一塊導電棉固定在該裸銅之間，通過該導電棉自動將所述PCB板排座之前的地網(wǎng)絡緊密的連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種解決手持式POS終端電磁干擾的方法，其特征在于所述的手持POS終端機包括一主PCB板和一副PCB板。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種解決手持式POS終端電磁干擾的方法，其特征在于所述的地網(wǎng)絡包括所述主PCB板按鍵模塊區(qū)域的地網(wǎng)絡、副PCB板IC卡座區(qū)域和電源充電管理電路區(qū)域之間的地網(wǎng)絡。
全文摘要
本發(fā)明涉及解決電磁干擾技術領域，特別是一種解決手持式POS終端電磁干擾的方法，該方法適用于內(nèi)部具有至少兩塊PCB板疊加的手持POS終端機；其按照以下方式實現(xiàn)在所述PCB板與板之間的垂直方向相互對應的地網(wǎng)絡分別做裸銅處理，將一塊導電棉固定在該裸銅之間，通過該導電棉自動將所述PCB板排座之前的地網(wǎng)絡緊密的連接。該方法通過改變共模電流的回流路徑和降低地平面的阻抗，從而改善其電磁干擾，加強手持式終端的穩(wěn)定性。
文檔編號G07G1/12GK102521934SQ20111041748
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權日2011年12月14日
發(fā)明者陳本溪, 黃海峰 申請人:福建三元達軟件有限公司