EMC解釋為電磁兼容,對于PCB電源設計,有關EMC的設計至關重要。
EMC設計的基本框架:
傳輸源生成傳輸耦合路徑以將發(fā)送的能量傳輸?shù)浇邮掌鳎⑶以诮邮掌髦刑幚戆l(fā)送的能量以生成預期或意外的動作。如果接收到的能量導致接收機的意外影響,則會導致干擾。根據(jù)EMC的三個要素,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,源信號頻率越高,通信路徑就越有效。數(shù)字信號的上升或下降時間必須減慢。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電平。
盡可能使耦合路徑無效,耦合主要分為傳導耦合,輻射耦合,容性耦合和感性耦合,將電子設備置于完全封閉的金屬保護箱中可以有效地切斷通信路徑,但這種方法不適合使用。金屬保護箱也不可避免地具有電纜進出接口,這在實際應用中遠非理想。
保護措施的成本很高。通過金屬導體的直接導電通信路徑實際上比輻射通信路徑更有效,因此在導電通信路徑上設置了障礙。這種超長電纜形成偶極子天線的電回路,形成環(huán)形天線。電纜越長,環(huán)的面積越大,電磁能的傳輸或接收效率就越高。電纜、電路和設備內(nèi)部部件的連接將導致電路中的輻射或電磁干擾。因此,在通信路徑上應盡可能避免長導線,并應控制電流回路的面積。有關輻射設計思路,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計思路。讓輻射源不要流過這個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??;優(yōu)化等效輻射阻抗Rr的電流值即減小輻射能量。
對于時鐘系統(tǒng)及高頻信號系統(tǒng),差模輻射及信號的回流面積是設計的關鍵。
高頻線路&低頻開關電源線路PCB設計之布局布線策略:
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!高頻信號回流路徑通過鏡像回流!開關電源布局布線要選擇最小回路!對于高頻高速信號采用雙面板及多層板的鋪銅地架構(gòu)設計是要滿足關鍵信號的最小回流面積;對于開關電源系統(tǒng)的EMI輻射需要優(yōu)化開關噪聲回路面積,同時降低高頻噪聲電流強度的設計思路!
接收器不敏感,降低接收器對噪聲的敏感性,同時又保留有用功能,一個有效的方法是在數(shù)字接收器中使用糾錯編碼了,雖然有意外的電磁能量入射到接收器上,但是糾錯碼能讓接收器在有潛在的干擾信號存在的情況下依然正常工作。
1、接口濾波器件離接口太遠,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
開關電源輸入輸出回路太大,如圖6:
圖6
設計思路:開關電源板在PCB布線時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設計要點:
1. 敏感信號遠離大電流信號,特別是頻率信號,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連在一起。
4. 多路IC供電,可以并聯(lián)單點接地,減少串擾。
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、鉗位保護的器件靠近連接器放置。
9. 做好高壓地低壓地的隔離設計。
10. 注意安規(guī)走線的間距。
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