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教你在电路板设计中通过传输线抑制EMI

作者:时间:2018-08-10来源:网络收藏

做好PCB设计绝对是一名电源新手成功向高手进阶的证明之一,如果能在做好PCB设计的同时控制好电路板中的,那么更是证明了设计者的实力。那么如何在高速PCB的设计过程中对进行有效的控制呢?本文就将从参数的角度来为大家进行分析。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201808/386341.htm

RLC参数和

对于PCB板来说,PCB上的每一条走线都可以有用三个基本的分布参数来对它进行描述,即电阻、电容、电感。在EMI和阻抗的控制中,电感和电容的作用很大。

电容是电路系统存储系统电能的元件。任何相邻的两条之间,两层PCB导电层之间以及电压层和周围的地平面之间都可以组成电容。在这些所有的电容中,传输线和它的回流电流之间组成的电容数值最大,也数量最多,因为任何的传输线,它都会在它的周围通过某种导电物质形成回流。

根据电容的公式:C=εs/(4kπd),他们之间形成的电容的大小和传输线到参考平面的距离成反比,和传输线的直径(横截面积)成正比。我们都知道,如果电容的数值越大,那么他们之间存储的电场能量也越多,换句话说,他往外部泄露系统能量的比率将更少,那么这个系统产生的EMI就会得到一定的抑制作用。

电感是电路系统中存储周围磁场能量的元件。磁场是由流过导体的电流产生的感生场。电感的数值表示它存储导体周围磁场的能力,如果磁场减弱,感抗就会变小,感抗变大的时候,磁场就会增大,那么对外的磁能量辐射也会变大,即EMI值越大。所以系统的电感越小,那么就能对EMI进行抑制。在低频情况下,如果导体变短,厚度变大,变宽的时候,导体的电感就会变小,而在高频情况下,磁场的大小则和导线及其回流构成的闭环面积的函数,如果把导线与其回路靠近,由于回流和本身电流大小相等(在最佳回流状态)方向相反,所以两者产生的磁场就会相互抵消,降低了导体的感应电感,所以,保持导体上电流和其最佳回流路径,能够一定程度的减小EMI。

而在一个实际电路中,导线的电容和电感是融合为一体的,如果只分析电容或者只考虑电感都有些片面,所以我们引入阻抗。阻抗是传输线上输入电压对输入电流的比率值(Z0=V/I)。导线和回路之间的阻抗是导线及其回路之间电感和电容的函数,阻抗ZO等于(L/C)1/2。

通过前面的分析和阻抗ZO的公式,从抑制EMI角度上来说,希望阻抗越小越好。当阻抗比较小即电容较大和电感较小的时候只要保持电路的正常布线,使电流保持最佳回流路径,就可以使EMI控制在最小。而当电容变小,电感变大,将会使系统屏蔽电磁场能量的能力下降,外泄电磁场能量增加,EMI变大。

通过以上的介绍可以看到,如果想要保持高速PCB当中的EMI抗性,就需要对电容进行部分的调整,以便于让电流保持最佳的回流路径,从而达到对EMI电磁干扰进行最大程度抑制的效果。当然这也是站在只以EMI抑制为目的角度来进行的,在实际操作中要考虑的因素则要更多。



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