久久久久久久999_99精品久久精品一区二区爱城_成人欧美一区二区三区在线播放_国产精品日本一区二区不卡视频_国产午夜视频_欧美精品在线观看免费

標題: 開關(guān)電源PCB板的電磁兼容性研究 [打印本頁]

作者: qq8426030 時間: 2014-1-3 10:18
標題: 開關(guān)電源PCB板的電磁兼容性研究

開關(guān)電源PCB板的電磁兼容性研究

摘要：隨著開關(guān)電源控制精度的提高，開關(guān)電源PCB板的電磁兼容特性成為衡量電源質(zhì)量的重要指標，本文探討了開關(guān)電源PCB板設(shè)計過程中，電磁干擾的來源，并針對干擾原因提出了開關(guān)電源電磁兼容性設(shè)計的基本步驟和設(shè)計要點，對于開關(guān)電源的設(shè)計運用具有重要的實踐意義。

　　隨著功率半導(dǎo)體器件性能的提高和開關(guān)變換技術(shù)的革新，電力電子技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到了各式各樣的電源設(shè)備中。目前，開關(guān)電源的產(chǎn)品越來越趨向于小型、高速和高密度化。這種趨勢導(dǎo)致電磁兼容問題變得越來越嚴重。電壓、電流的高頻開關(guān)過程產(chǎn)生了大量的EMI（電磁干擾），這部分干擾若不予以限制，將會嚴重影響周圍電氣設(shè)備的正常工作。所以，開關(guān)電源的PCB設(shè)計是解決開關(guān)電源電磁兼容性問題的一個至關(guān)重要的方面。之所以把PCB看成是開關(guān)電源設(shè)計中不可缺少的一個重要部件，是因為它擔(dān)負著開關(guān)電源的電氣部件和機械部件的雙重連接作用，是減小電子設(shè)備的EMI設(shè)計中的關(guān)鍵。麥斯艾姆（massembly）貼片知識課堂，用通俗的文字介紹專業(yè)貼片知識。麥斯艾姆科技，全國首家PCB(麥斯艾姆知識課堂)樣板打板，元器件代采購，及貼片的一站式服務(wù)提供者！

　　1 PCB設(shè)計中的電磁干擾問題

　　1.1 電磁耦合干擾

　　在電路設(shè)計中，電磁耦合干擾主要通過傳導(dǎo)耦合及共模阻抗耦合來影響其它電路。從EMC設(shè)計角度來講，開關(guān)電源電路與普通數(shù)字電路不同，具有相對比較明顯的干擾源和敏感線路。一般來說，開關(guān)電源的干擾源主要集中在電壓、電流變化率大的元件和導(dǎo)線上，如功率場效應(yīng)管、快恢復(fù)二極管、高頻變壓器以及與之相連的導(dǎo)線。敏感線路主要是指控制電路和直接與干擾測量設(shè)備相連的線路，因為這些干擾耦合可能會直接影響到電路的正常工作以及對外發(fā)射的干擾水平。而共模阻抗耦合是當(dāng)兩個電路的電流經(jīng)過一個公共阻抗時，一個電路的電流在該公共阻抗上形成的電壓就會影響到另一個電路。

　　1.2串音干擾

　　印刷電路板（PCB）中帶線狀、電線、電纜間的串音干擾是印刷電路板線路中存在的最難克服的問題之一。這里所說的串音是較廣意義上的串音，不管其源是有用信號還是噪聲，串音是用導(dǎo)線的互容和互感來表示。例如，到PCB上某一帶狀線上載有控制和邏輯電平，與其靠近的第二條帶狀線上載有低電平信號，當(dāng)平行布線長度超過10厘米時，預(yù)期產(chǎn)生串音干擾；當(dāng)一長電纜載有幾組串行或并行高速數(shù)據(jù)和遙控線時，串音干擾也成為主要問題。靠近的電線和電纜之間的串音是由電場通過互容，磁場通過互感引起的。

　　當(dāng)考慮在PCB帶線狀的串音問題時，最主要的問題是確定電場（互容）、磁場（互感）耦合哪個更主要。而確定那種耦合模型主要取決于線路阻抗、頻率和其他因素。一般來說，在高頻時電容耦合是主要的，但是如果源或接收器之一或兩者采用屏蔽電纜并在屏蔽層兩端接地，則磁場耦合將是主要的。另外，在低頻一般有較低的電路阻抗、電感耦合是主要的。

　　1.3電磁輻射干擾

　　輻射干擾是由于空間電磁波的輻射而引入的干擾。PCB電磁輻射分為兩種類型：差模輻射與共模輻射。多數(shù)情況下，開關(guān)電源產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾以共模干擾為主，而且共模干擾的輻射作用遠大于差模干擾，因此減少共模干擾在開關(guān)電源的EMC設(shè)計中顯得特別重要。

　　2 PCB的干擾抑制步驟

　　2.1 PCB設(shè)計信息

　　在設(shè)計PCB時，需要了解電路板的設(shè)計信息，其包括如下：

　　（1）器件數(shù)量、器件大小、器件封裝；

　　（2）整體布局的要求、器件布局位置、有無大功率器件、芯片器件散熱的特殊要求；

　　（3）數(shù)字芯片的速率、PCB是否分為低速中速高速區(qū)、哪些是接口輸入輸出區(qū)；

　　（4）信號線的種類速率及傳送方向、信號線的阻抗控制要求、總線速率走向及驅(qū)動情況、關(guān)鍵信號及保護措施；

　　（5）電源種類、地的種類、對電源和地的噪聲容限要求、電源和地平面的設(shè)置及分割；

　　（6）時鐘線的種類和速率、時鐘線的來源和去向、時鐘延時要求、最長走線要求。

　　2.2 PCB分層

　　首先要確定在可以接受的成本范圍內(nèi)實現(xiàn)功能所需的布線層數(shù)和電源層數(shù)。電路板的層數(shù)是由詳細的功能要求、抗擾度、信號總類的分離、器件密度、總線的布線等因數(shù)確定的。目前電路板已由單層、雙層、四層板逐步向更多層電路板方向發(fā)展，多層印制板設(shè)計是達到電磁兼容標準的主要措施，要求有：

　　（1）分配單獨的電源層和地層，可以很好的抑制固有共模干擾，并減小點源阻抗；

　　（2）電源平面和接地平面盡量相互鄰近，一般地平面在電源平面之上；

　　（3）最好在不同層內(nèi)對數(shù)字電路和模擬電路進行布局；

　　（4）布線層最好與整塊金屬平面相鄰；

　　（5）時鐘電路和高頻電路是主要的干擾源，應(yīng)單獨處理。

　　2.3 PCB布局

　　印制板電磁兼容設(shè)計的關(guān)鍵是布局和布線，好壞直接關(guān)系到電路板的性能。目前電路板布局的EDA自動化程度很低，需要大量的人工布置。在布局之前，必須確定盡量低的成本下滿足功能的PCB大小。如果PCB尺寸過大，布局時器件分布分散，則傳輸線可能會很長，這樣造成阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加。如果器件集中放置，則散熱不好，鄰近走線容易產(chǎn)生耦合串?dāng)_。所以必須根據(jù)電路功能單元進行布局，同時考慮到電磁兼容、散熱和接口等因素。進行整體布局時應(yīng)遵循一些原則：

　　（1）按照電路信號的流程來安排各功能電路單元，使信號流通保持方向一致；

　　（2）以每個功能電路單元核心元件為中心，別的元件圍繞它進行布局；

　　（3）盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減小它們的分布參數(shù)；

　　（4）易受干擾的元器件相互間不能太近，輸入輸出元件要遠離；

　　（5）對于電源線、高頻信號線和一般走線之間要防止相互耦合。

麥斯艾姆（massembly）貼片知識課堂，用通俗的文字介紹專業(yè)貼片知識。麥斯艾姆科技，全國首家PCB(麥斯艾姆知識課堂)樣板打板，元器件代采購，及貼片的一站式服務(wù)提供者！

歡迎光臨 (http://m.zg4o1577.cn/bbs/)