一文了解如何通過元件布局控制 EMI

2019-10-09 11:05:07 來源:CNTR
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如何對開關電源當中的PCB電磁干擾進行避免就成了一個開發者們非常關心的話題。在本文中,小編將為大家介紹如何通過元件布局的把控來對EMI進行控制。

在設計好電路結構和器件位置后,PCB的EMI把控對于整體設計就變得異常重要。
 
元器件布局實踐證明,即使電路原理圖設計正確,印制電路板設計不當,也會對電子設備的可靠性產生不利影響。
 
例如,如果印制板兩條細平行線靠得很近,則會形成信號波形的延遲,在傳輸線的終端形成反射噪聲;由于電源、地線的考慮不周到而引起的干擾,會使產品的性能下降,因此,在設計印制電路板的時候,應注意采用正確的方法。
 
每一個開關電源都有四個電流回路:
 
(1)、電源開關交流回路。
 
(2)、輸出整流交流回路。
 
(3)、輸入信號源電流回路。
 
(4)、輸出負載電流回路輸入回路通過一個近似直流的電流對輸入電容充電,濾波電容主要起到一個寬帶儲能作用;類似地,輸出濾波電容也用來儲存來自輸出整流器的高頻能量,同時消除輸出負載回路的直流能量。
 
所以,輸入和輸出濾波電容的接線端十分重要,輸入及輸出電流回路應分別只從濾波電容的接線端連接到電源;如果在輸入/輸出回路和電源開關/整流回路之間的連接無法與電容的接線端直接相連,交流能量將由輸入或輸出濾波電容并輻射到環境中去。
 
電源開關交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形電流,這些電流中諧波成分很高,其頻率遠大于開關基頻,峰值幅度可高達持續輸入/輸出直流電流幅度的5倍,過渡時間通常約為50ns。
 
這兩個回路最容易產生電磁干擾,因此必須在電源中其它印制線布線之前先布好這些交流回路,每個回路的三種主要的元件濾波電容、電源開關或整流器、電感或變壓器應彼此相鄰地進行放置,調整元件位置使它們之間的電流路徑盡可能短。
 
建立開關電源布局的最好方法與其電氣設計相似,最佳設計流程如下:放置變壓器、設計電源開關電流回路、設計輸出整流器電流回路、連接到交流電源電路的控制電路
 
設計輸入電流源回路和輸入濾波器設計輸出負載回路和輸出濾波器根據電路的功能單元,對電路的全部元器件進行布局時,要符合以下原則:
 
(1)首先要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時,印制線條長,阻抗增加,抗噪聲能力下降,成本也增加;過小則散熱不好,且鄰近線條易受干擾。電路板的最佳形狀矩形,長寬比為3:2或4:3,位于電路板邊緣的元器件,離電路板邊緣一般不小于2mm。
 
(2)放置器件時要考慮以后的焊接,不要太密集。
 
(3)以每個功能電路的核心元件為中心,圍繞它來進行布局。元器件應均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上,盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接,去耦電容盡量靠近器件的VCC。
 
(4)在高頻下工作的電路,要考慮元器件之間的分布參數。一般電路應盡可能使元器件平行排列。這樣,不但美觀,而且裝焊容易,易于批量生產。
 
(5)按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置,使布局便于信號流通,并使信號盡可能保持一致的方向。
 
(6)布局的首要原則是保證布線的布通率,移動器件時注意飛線的連接,把有連線關系的器件放在一起。
 
(7)盡可能地減小環路面積,以抑制開關電源的輻射干擾
 
以上,就是如何通過對元件擺放及布局來對PCB電路板中的電磁干擾進行控制和抑制的一些方法。
 
這些步驟稍有紕漏都有可能造成產品的EMI不合格,因此對其進行充分的了解是非常有必要的,正遇到此類問題的朋友可以將本文進行收藏,作為資料儲備。

 
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