由于開關電源的開關特性,容易使得開關電源發生極大的電磁兼容方面的滋擾,作為一個電源工程師、電磁兼容工程師,或則一個 PCB layout 工程師必需相識電磁兼容問題的原因已包辦理法子,出格是 layout 工程師,需要相識如何制止臟點的擴大,本文主要先容了電源 PCB 設計的要點。
本文引用地點:layout與PCB的29個根基干系
1、幾個根基道理:任何導線都是有阻抗的;電流老是自動選擇阻抗最小的路徑;輻射強度和電流、頻率、回路面積有關;共模滋擾和大 dv/dt 信號對地互容有關;低落 EMI 和加強抗滋擾本領的道理是相似的。
2、機關要按電源、模仿、高速數字及各成果塊舉辦分區。
3、只管減小大 di/dt 回路面積,減小大 dv/dt 信號線長度(或面積,寬度也不宜太寬,走線面積增大使漫衍電容增大,一般的做法是:走線的寬度只管大,但要去掉多余的部門),并只管走直線,低落其隱含困繞區域,以減小輻射。
4、感性串擾主要由大 di/dt 環路(環形天線),感到強度和互感成正比,所以減小和這些信號的互感(主要途徑是減小環路面積、增大間隔)較量要害;容性串擾主要由大 dv/dt 信號發生,感到強度和互容成正比,所有減小和這些信號的互容(主要途徑是減小耦合有效面積、增大間隔,互容隨間隔的增大低落較快)較量要害。
5、只管操作環路對消的原則來布線,進一步低落大 di/dt 回路的面積,如圖 1 所示(雷同雙絞線利
用環路對消道理提高抗滋擾本領,增大傳輸間隔):
圖 1 ,環路對消( boost 電路的續流環)
6、低落環路面積不只低落了輻射,同時還低落了環路電感,使電路機能更佳。
7、低落環路面積要求我們準確設計各走線的回流路徑。
8、當多個 PCB 通過接插件舉辦毗連時,也需要思量使環路面積到達最小,尤其是大 di/dt 信號、高頻信號或敏感信號。最好一個信號線對應一條地線,兩條線只管接近,須要時可以用雙絞線舉辦毗連(雙絞線每一圈的長度對應于噪聲半波長的整數倍)。假如各人打開電腦機箱,就可以看到主板到前面板 USB 接口就是用雙絞線舉辦毗連,可見雙絞線毗連對付抗滋擾和低落輻射的重要性。
9、對付數據排線,只管在排線中多布置一些地線,并使這些地線勻稱漫衍在排線中,這樣可以有效低落環路面積。
10、有些板間毗連線固然是低頻信號,但由于這些低頻信號中含有大量的高頻噪聲(通過傳導和輻射),假如沒有處理懲罰好,也很容易將這些噪聲輻射出去。
11、布線時首先思量大電流走線和容易發生輻射的走線。
12、開關電源凡是有 4 個電流環:輸入、輸出、開關、續流,(如圖 2 )。個中輸入、輸出兩個電流環險些為直流,險些不發生 emi ,但容易受滋擾;開關、續流兩個電流環有較大的 di/dt ,需要留意。
圖 2 , Buck 電路的電流環
13、mos ( igbt )管的柵極驅動電路凡是也含有較大的 di/dt 。
14、在大電流、高頻高壓回路內部不要安排小信號回路,如節制、模仿電路,以制止受到滋擾。
15、減小易受滋擾(敏感)信號回路面積和走線長度,以減小滋擾。
16、小信號走線遠離大 dv/dt 信號線(好比開關管的 C 極或 D 極,緩沖 (snubber) 和鉗位網絡),以低落耦合,可在中間鋪地(或電源,總之是常電位信號)進一步低落耦合, 47UF 10V,鋪地和地平面要精采打仗。小信號走線同時也要只管遠離大 di/dt 的信號線,防備感性串擾。小信號走線最好不要走到大 dv/dt 信號的下方。小信號走線不和假如可以或許鋪地(同性質地),也能低落耦合到的噪聲信號。
17、較量好的做法是,在這些大 dv/dt 、 di/dt 信號走線(包羅開關器件的 C/D 極、開關管散熱器)的周圍和不和鋪地,將上下兩層鋪地用過孔毗連,并將此地用低阻抗走線接到民眾接所在(凡是為開關管的 E/S 極,或取樣電阻)。這樣可以減小輻射 EMI 。要留意, 貼片鋁電解,小信號地必然不能接到此屏蔽地上,不然會引入較大滋擾。大 dv/dt 走線凡是會通過互容將滋擾耦合到散熱器及四周的地,最好將開關管散熱器接到屏蔽地上,回收表貼開關器件也會低落互容,從而低落耦合。
18、易發生滋擾的走線最好不要利用過孔,它會通過過孔滋擾過孔所穿過的所有層。
19、屏蔽可以低落輻射 EMI ,但由于增大了對地的電容,會使傳導 EMI (共模,或非本征差模)有所增大,不外只要屏蔽層接地恰當,不會增大許多。實際設計中可衡量思量。
20、要防備共阻抗滋擾,回收一點接地,電源從一點引出。
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