由于开关电源的开关特性,容易使得开关电源发生极大的电磁兼容方面的滋扰,作为一个电源工程师、电磁兼容工程师,或则一个 PCB layout 工程师必需相识电磁兼容问题的原因已包办理法子,出格是 layout 工程师,需要相识如何制止脏点的扩大,本文主要先容了电源 PCB 设计的要点。
本文引用地点:layout与PCB的29个根基干系
1、几个根基道理:任何导线都是有阻抗的;电流老是自动选择阻抗最小的路径;辐射强度和电流、频率、回路面积有关;共模滋扰和大 dv/dt 信号对地互容有关;低落 EMI 和加强抗滋扰本领的道理是相似的。
2、机关要按电源、模仿、高速数字及各成果块举办分区。
3、只管减小大 di/dt 回路面积,减小大 dv/dt 信号线长度(或面积,宽度也不宜太宽,走线面积增大使漫衍电容增大,一般的做法是:走线的宽度只管大,但要去掉多余的部门),并只管走直线,低落其隐含困绕区域,以减小辐射。
4、感性串扰主要由大 di/dt 环路(环形天线),感到强度和互感成正比,所以减小和这些信号的互感(主要途径是减小环路面积、增大间隔)较量要害;容性串扰主要由大 dv/dt 信号发生,感到强度和互容成正比,所有减小和这些信号的互容(主要途径是减小耦合有效面积、增大间隔,互容随间隔的增大低落较快)较量要害。
5、只管操作环路对消的原则来布线,进一步低落大 di/dt 回路的面积,如图 1 所示(雷同双绞线利
用环路对消道理提高抗滋扰本领,增大传输间隔):
图 1 ,环路对消( boost 电路的续流环)
6、低落环路面积不只低落了辐射,同时还低落了环路电感,使电路机能更佳。
7、低落环路面积要求我们准确设计各走线的回流路径。
8、当多个 PCB 通过接插件举办毗连时,也需要思量使环路面积到达最小,尤其是大 di/dt 信号、高频信号或敏感信号。最好一个信号线对应一条地线,两条线只管接近,须要时可以用双绞线举办毗连(双绞线每一圈的长度对应于噪声半波长的整数倍)。假如各人打开电脑机箱,就可以看到主板到前面板 USB 接口就是用双绞线举办毗连,可见双绞线毗连对付抗滋扰和低落辐射的重要性。
9、对付数据排线,只管在排线中多布置一些地线,并使这些地线匀称漫衍在排线中,这样可以有效低落环路面积。
10、有些板间毗连线固然是低频信号,但由于这些低频信号中含有大量的高频噪声(通过传导和辐射),假如没有处理惩罚好,也很容易将这些噪声辐射出去。
11、布线时首先思量大电流走线和容易发生辐射的走线。
12、开关电源凡是有 4 个电流环:输入、输出、开关、续流,(如图 2 )。个中输入、输出两个电流环险些为直流,险些不发生 emi ,但容易受滋扰;开关、续流两个电流环有较大的 di/dt ,需要留意。
图 2 , Buck 电路的电流环
13、mos ( igbt )管的栅极驱动电路凡是也含有较大的 di/dt 。
14、在大电流、高频高压回路内部不要安排小信号回路,如节制、模仿电路,以制止受到滋扰。
15、减小易受滋扰(敏感)信号回路面积和走线长度,以减小滋扰。
16、小信号走线远离大 dv/dt 信号线(好比开关管的 C 极或 D 极,缓冲 (snubber) 和钳位网络),以低落耦合,可在中间铺地(或电源,总之是常电位信号)进一步低落耦合, 47UF 10V,铺地和地平面要精采打仗。小信号走线同时也要只管远离大 di/dt 的信号线,防备感性串扰。小信号走线最好不要走到大 dv/dt 信号的下方。小信号走线不和假如可以或许铺地(同性质地),也能低落耦合到的噪声信号。
17、较量好的做法是,在这些大 dv/dt 、 di/dt 信号走线(包罗开关器件的 C/D 极、开关管散热器)的周围和不和铺地,将上下两层铺地用过孔毗连,并将此地用低阻抗走线接到民众接所在(凡是为开关管的 E/S 极,或取样电阻)。这样可以减小辐射 EMI 。要留意, 贴片铝电解,小信号地必然不能接到此屏蔽地上,不然会引入较大滋扰。大 dv/dt 走线凡是会通过互容将滋扰耦合到散热器及四周的地,最好将开关管散热器接到屏蔽地上,回收表贴开关器件也会低落互容,从而低落耦合。
18、易发生滋扰的走线最好不要利用过孔,它会通过过孔滋扰过孔所穿过的所有层。
19、屏蔽可以低落辐射 EMI ,但由于增大了对地的电容,会使传导 EMI (共模,或非本征差模)有所增大,不外只要屏蔽层接地恰当,不会增大许多。实际设计中可衡量思量。
20、要防备共阻抗滋扰,回收一点接地,电源从一点引出。
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