开关电源的EMC设计
1.3 PCB设计
PCB电磁干扰可分共模干扰和差模干扰两种,差模干扰取决于闭合环路中电流特性;共模干扰由对地的干扰电压引起。影响PCB电磁干扰的因素主要是PCB的结构,PCB的结构不同,其干扰效果也不同,另外,传输带的长度、回路面积、地线走向、整体布局等都会影响到干扰效果。PCB的EMC设计对于开关电源能否顺利地通过各项EMC试验至关重要。PCB良好的EMC设计可以收到事半功倍的效果,设计时需要认真考虑以下几点:
a.PCB的合理分层
首先,根据电源/地的种类、信号线的密集程度、特殊布线要求的信号数量以及成本价格等方面的综合因素来确定最终采用单层板、双面板还是多层板。如果成本允许,采用多层板来解决板级EMC问题是一种行之有效的途径。
b.PCB的合理布局
在PCB的设计中,布局是一个重要的环节,其结果的好坏将直接影响最终走线的效果。为了减少噪声的产生和防止由于噪声所引起的误动作,在进行元器件的布局时,应注意以下几点:
(1)确定PCB的尺寸。PCB尺寸过大时,印制线条过长,阻抗增加,抗噪声能力下降;尺寸过小,则散热不好,且邻近线条易受干扰。印制板的最佳形状为矩形,长宽比为3:2或4:3。当印制板面积尺寸大于200mmx150mm时,应考虑其所受的机械强度。
(2)应尽量将相互关联的元器件摆放在一起以避免因器件离得太远而造成印制线过长带来的干扰;缓冲电路尽量贴近开关管和输出整流二极管。
(3)易受干扰的元器件不能相互挨得太近,输入和输出元件应尽量远离。
(4)应将输入信号和输出信号尽量放置在引线端口附近,以避免因耦合路径而产生的干扰。
c.PCB的合理布线
合理的布线能够显著减小PCB板对外界的骚扰,并提高设备的抗扰度。一个有效减小辐射、提高设备抗扰度的布线原则就是控制电流的环路面积。虽然多层板在EMC方面有许多优势,但是出于成本的考虑,很多时候仍然选择双面板进行设计。双面板适用于要求中等组装密度的场合。当进行双面板的布线时,没有单独的电源面和地线面。这时最合理的布线顺序是:先电源/地线,然后是时钟线、总线和其它关键信号线,最后才是其它信号线,并且根据电流的大小,尽可能加宽电源/地线的宽度。实际布线时时需要注意:在两条平行的信号线之间加上一条地线,如图1所示,或用网络地线将信号线包围,如图2所示,电源与对应地线尽可能相邻平行走线,两层印制板的走线应尽量相互垂直减少板层间藕合和干扰,都能起到很好的屏蔽作用。此外,印制电路板“满接地”,如图3所示。设计及绘制印制电路板时,除了尽量加粗接地印制导线外,把板上未被占用的所有面积都作为接地线,使器件更好的就近接地,可以有效的降低寄生电感,大面积的地线能有力的减少噪声辐射。本文引用地址:https://www.eepw.com.cn/article/179255.htm
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