EMC解釋為電磁兼容,對(duì)于PCB電源設(shè)計(jì),有關(guān)EMC的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。
EMC設(shè)計(jì)的基本框架:
傳輸源生成傳輸耦合路徑以將發(fā)送的能量傳輸?shù)浇邮掌?,并且在接收器中處理發(fā)送的能量以生成預(yù)期或意外的動(dòng)作。如果接收到的能量導(dǎo)致接收機(jī)的意外影響,則會(huì)導(dǎo)致干擾。根據(jù)EMC的三個(gè)要素,有三種方法可以解決EMC問題:
抑制發(fā)射源的發(fā)射,電壓或電流變化越陡,干擾就越明顯。例如,電火花可以產(chǎn)生光譜成分豐富的電磁波。數(shù)字電子是由脈沖表示的。一般來說,源信號(hào)頻率越高,通信路徑就越有效。數(shù)字信號(hào)的上升或下降時(shí)間必須減慢。抑制輻射源的高頻光譜分量將大大降低通信路徑的效率,從而降低接收器的信號(hào)電平。
盡可能使耦合路徑無(wú)效,耦合主要分為傳導(dǎo)耦合,輻射耦合,容性耦合和感性耦合,將電子設(shè)備置于完全封閉的金屬保護(hù)箱中可以有效地切斷通信路徑,但這種方法不適合使用。金屬保護(hù)箱也不可避免地具有電纜進(jìn)出接口,這在實(shí)際應(yīng)用中遠(yuǎn)非理想。
保護(hù)措施的成本很高。通過金屬導(dǎo)體的直接導(dǎo)電通信路徑實(shí)際上比輻射通信路徑更有效,因此在導(dǎo)電通信路徑上設(shè)置了障礙。這種超長(zhǎng)電纜形成偶極子天線的電回路,形成環(huán)形天線。電纜越長(zhǎng),環(huán)的面積越大,電磁能的傳輸或接收效率就越高。電纜、電路和設(shè)備內(nèi)部部件的連接將導(dǎo)致電路中的輻射或電磁干擾。因此,在通信路徑上應(yīng)盡可能避免長(zhǎng)導(dǎo)線,并應(yīng)控制電流回路的面積。有關(guān)輻射設(shè)計(jì)思路,輻射原理如圖1所示:
通過上面的分析可以提供我們基本的設(shè)計(jì)思路。讓輻射源不要流過這個(gè)等效的天線模型或者流過的等效的環(huán)路路徑最短/等效的回流面積最?。粌?yōu)化等效輻射阻抗Rr的電流值即減小輻射能量。
對(duì)于時(shí)鐘系統(tǒng)及高頻信號(hào)系統(tǒng),差模輻射及信號(hào)的回流面積是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
高頻線路&低頻開關(guān)電源線路PCB設(shè)計(jì)之布局布線策略:
圖2
電流的走向,高頻電流走感抗最低的環(huán)路;而不是最近的路!高頻信號(hào)回流路徑通過鏡像回流!開關(guān)電源布局布線要選擇最小回路!對(duì)于高頻高速信號(hào)采用雙面板及多層板的鋪銅地架構(gòu)設(shè)計(jì)是要滿足關(guān)鍵信號(hào)的最小回流面積;對(duì)于開關(guān)電源系統(tǒng)的EMI輻射需要優(yōu)化開關(guān)噪聲回路面積,同時(shí)降低高頻噪聲電流強(qiáng)度的設(shè)計(jì)思路!
接收器不敏感,降低接收器對(duì)噪聲的敏感性,同時(shí)又保留有用功能,一個(gè)有效的方法是在數(shù)字接收器中使用糾錯(cuò)編碼了,雖然有意外的電磁能量入射到接收器上,但是糾錯(cuò)碼能讓接收器在有潛在的干擾信號(hào)存在的情況下依然正常工作。
1、接口濾波器件離接口太遠(yuǎn),如圖:
圖3
接口濾波器件未垂直成列布置,如圖4:
圖4
電源濾波器件未布置在一起,如圖5:
圖5
開關(guān)電源輸入輸出回路太大,如圖6:
圖6
設(shè)計(jì)思路:開關(guān)電源板在PCB布線時(shí)控制好輸入整流濾波環(huán)路、功率環(huán)路、輸出整流環(huán)路、輸出濾波環(huán)路的回路面積,環(huán)路要小,布線要短!如圖7所示
圖7
EMC Layout設(shè)計(jì)要點(diǎn):
1. 敏感信號(hào)遠(yuǎn)離大電流信號(hào),特別是頻率信號(hào),且不要平行走線。
2. 電流回路走線盡量小。
3. 模擬地、功率地需要分開,可以通過過孔或者星型點(diǎn)連在一起。
4. 多路IC供電,可以并聯(lián)單點(diǎn)接地,減少串?dāng)_。
5. 控制回路與功率回路分開。
6. 去耦電容需要靠近IC 電源Pin放置。
7. 電源做好多階濾波,較小電容靠近芯片Pin。
8. 防反、鉗位保護(hù)的器件靠近連接器放置。
9. 做好高壓地低壓地的隔離設(shè)計(jì)。
10. 注意安規(guī)走線的間距。
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