在產(chǎn)品的 EMC 設(shè)計(jì)中，除了元器件的選擇和電路設(shè)計(jì)之外，良好的 PCB 設(shè)計(jì)也是一個非常重要的因素。 PCB 的 EMC 設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，是盡可能減小回流面積，讓回流路徑按照我們設(shè)計(jì)的方向流動。而層的設(shè)計(jì)是 PCB 的基礎(chǔ)，如何做好 PCB 層設(shè)計(jì)才能讓PCB 的 EMC 效果最優(yōu)呢?
一、PCB層的設(shè)計(jì)思路： PCB疊層EMC規(guī)劃與設(shè)計(jì)思路的核心就是合理規(guī)劃信號回流路徑，盡可能減小信號從單板鏡像層的回流面積，使得磁通對消或最小化。
1. 單板鏡像層 鏡像層是PCB內(nèi)部臨近信號層的一層完整的敷銅平面層(電源層、接地層)，主要有以下作用：
降低回流噪聲：鏡像層可以為信號層回流提供低阻抗路徑，尤其在電源分布系統(tǒng)中有大電流流動時，鏡像層的作用更加明顯。
降低EMI：鏡像層的存在減少了信號和回流形成的閉合環(huán)的面積，降低了EMI;
降低串?dāng)_：有助于控制高速數(shù)字電路中信號走線之間的串?dāng)_問題，改變信號線距鏡像層的高度，就可以控制信號線間串?dāng)_，高度越小，串?dāng)_越小;
阻抗控制：防止信號反射。
所謂RC電路，就是電阻R和電容C組成的一種分壓電路。如下圖1所示：輸入電壓加于RC串聯(lián)電路兩端，輸出電壓取自于電阻R或電容 C。由于電容的特殊性質(zhì)，對下圖 (a)和 (b)不同的輸出電壓取法，呈現(xiàn)出不同的頻率特性。
說起開關(guān)電源的難點(diǎn)問題，PCB布板問題不算很大難點(diǎn)，但若是要布出一個精良PCB板一定是開關(guān)電源的難點(diǎn)之一(PCB設(shè)計(jì)不好，可能會導(dǎo)致無論怎么調(diào)試參數(shù)都調(diào)試布出來的情況，這么說并非危言聳聽)原因是PCB布板時考慮的因素還是很多的，如：電氣性能，工藝路線，安規(guī)要求，EMC影響等等;考慮的因素之中電氣是最基本的，但是EMC又是最難摸透的，很多項(xiàng)目的進(jìn)展瓶頸就在于EMC問題;下面就從九個方向給大家分享下PCB布板與EMC。
01熟透電路方可從容進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)之EMI電路
有的產(chǎn)品EMC很難在源頭上去處理的，可以采用磁環(huán)濾波，當(dāng)然我這里說的磁環(huán)有二個層面的意思，一方面是輸入輸出端的濾波電感，采用不同材質(zhì)磁環(huán)，不同匝數(shù)會有對應(yīng)的效果，還有一方面意思是直接在輸入輸出線上套磁環(huán)，有時能起到妙用，但不是在所有場合都能用，起碼還是能作為判斷依據(jù);
藍(lán)色和黑色線是輸出正負(fù)端，上面套了個磁環(huán)，解決了輸出整流管引起的高頻端超出;有些時候端口的干擾在PCB板上加濾波器未必有效果，在輸出線上放磁環(huán)就有想不到的效果。
02PCB走線之關(guān)鍵信號
注意：
1.CS信號(采樣信號)：從采樣電阻R25，R26拉出，注意IC的地線以采樣電阻為基準(zhǔn)，采樣電阻的正負(fù)差分走線拉倒IC CS腳以及IC 的GND腳。
2.驅(qū)動信號從驅(qū)動電路拉倒IC驅(qū)動引腳，注意不要干擾到CS腳;如圖走線三根線并排走，并且將地線走在驅(qū)動先和CS線中間起到一定屏蔽作用;
3.雙面板最好將IC一層鋪地屏蔽，鋪地的網(wǎng)絡(luò)一定要從IC GND引出，非關(guān)鍵信號GND可直接打過孔，關(guān)鍵信號地需要單點(diǎn)接地，直接接IC;
4.FB反饋網(wǎng)絡(luò)信號注意查分走線并且單點(diǎn)接IC;
5.RCD吸收網(wǎng)絡(luò)不要放在主回路;
6.VCC的整流濾波地需要接主功率地，二級濾波可接IC 地;
7.Y電容走線單獨(dú)接，不可與主功率混淆，避免干擾。
03主功率及控制部分地接線示意圖
可能很多人看到此圖，云里霧里的，大致介紹下：
1.PFC的驅(qū)動和IC共地接PFC管，更具體點(diǎn)是接采樣電阻的地;
2.DC-DC部分的驅(qū)動地和控制地接DC開關(guān)管部分的采樣地;
3.輔助源部分控制地接輔助源MOS管采樣第，MOS管地再接主功率地;
4.各自IC的供電地通過輔助源EC濾波接IC地，注意RC濾波靠近IC。
總結(jié)：注意好各自的單點(diǎn)接地，地線不亂，是走線最重要的地方之一!!!
04電磁場屏蔽機(jī)理分析
如圖對照：輸入和輸出的電場干擾可以通過電容傳輸耦合，若增加屏蔽板，則增加了C4的大小，并且C1也會減小，對電場干擾起到衰減的目的。
如圖：磁場屏蔽的特點(diǎn)和磁場不一樣，需要外殼屏蔽，電場只需要平面屏蔽板，故散熱器屏蔽帶來的是電場屏蔽，有的采用外殼封閉式電源則起到了一定磁場屏蔽;
磁場屏蔽原理，磁場通過屏蔽罩會改變磁路，導(dǎo)致磁力線向周圍擴(kuò)散，中間磁場干擾達(dá)到屏蔽目的。
05開關(guān)器件與EMC
開關(guān)器件哪些參數(shù)對EMC有重要影響，我們常說快管，慢管是以什么作為參照的呢?我們都知道快管開通損耗小，為了做高效率都喜歡用，但是為了EMC順利通過，不得不舍棄效率，降低開關(guān)速度來減弱開關(guān)輻射;
對于MOS管，開通速度是由驅(qū)動電阻與輸入結(jié)電容決定的;關(guān)斷速度是由輸出結(jié)電容與管子內(nèi)阻決定;
參照以上兩圖，是不同型號的MOS管，對比下輸入結(jié)電容和輸出結(jié)電容，2400PF與6800PF;780PF與2200PF;一看就知道第一個規(guī)格是快管，第二個是慢管，這時候決定開關(guān)速度還要與驅(qū)動電阻匹配;常規(guī)情況驅(qū)動電阻在10R-150R比較多，選取驅(qū)動電阻與結(jié)電容有關(guān)，針對快板驅(qū)動電阻可適當(dāng)增大，慢管驅(qū)動電阻可適當(dāng)減小;
對于二極管，有肖特基二極管，快回復(fù)二極管，普通二極管，還有一種用的比較少的SIC二極管，開關(guān)速度SIC二極管幾乎為零，等于是沒有反向恢復(fù)，開關(guān)輻射最小，并且損耗也最小，唯一的缺點(diǎn)就是價格昂貴，故很少用;其次就是肖特基二極管，正向壓降低，反向恢復(fù)時間短，依次是快回復(fù)和普通二極管;需要在損耗和EMC之間折中;一般可采取改吸收以及套磁珠等措施整改EMC。
06EMC之濾波器
濾波器的架構(gòu)選擇對濾波器的影響很重要，在不同場合，濾波器是根據(jù)阻抗匹配來達(dá)到濾波效果，大家可根據(jù)此圖的原則參考選取如何濾波;比如最常用的輸出整流橋后采用π型濾波以及輸出端采用LC濾波器;
濾波器的材質(zhì)對設(shè)計(jì)濾波電感也是至關(guān)重要，采用不同初始磁導(dǎo)率的材質(zhì)會在不同頻率段起作用，選錯材質(zhì)就完全失去應(yīng)有的效果。
07EMC之反激高頻等效模型分析
先從最簡單的模型理解EMC：
EMC的路徑，當(dāng)然空間輻射是跟環(huán)路有關(guān)，環(huán)路也是路徑構(gòu)造成的;分析出反激高頻等效模型，幫助理解EMC形成的機(jī)理;我們的測試接收設(shè)備會從L,N端接收傳導(dǎo)，為了減小接收的干擾，就必須讓干擾通過地回路流通而不從L,N端口流向接收設(shè)備;這時候我們的EMI電感以及Y電容通過阻抗匹配就可以實(shí)現(xiàn);另外原邊的干擾可以通過原副邊Y電容，變壓器雜散電容以及大地耦合到副邊，形成更多的回路;當(dāng)然一些結(jié)電容參數(shù)，如MOS管結(jié)電容，散熱器結(jié)電容也能構(gòu)成流通路徑。
08輻射的形式以及頻率分布
這個圖可能有些抽象，不過正好EMC是很難做到具體，需要給到我們一些啟示，可知：差模輻射是以環(huán)路的形式存在，而共模輻射是以天線的形式發(fā)射;因此正好印證前面說我們布板的時候開關(guān)環(huán)路的布局以及走線的時候不要走銳角，常規(guī)走45度，最好是圓弧走線，當(dāng)然走線效率會比較低。
這些原理基礎(chǔ)知識理解得好，對實(shí)際處理EMC工作以及布板很有用那個，如果沒這種意識，可能毫無用處，因?yàn)樘峁┎涣酥苯臃椒?，需要與其他知識想結(jié)合。
而且這里提的很多原理東西，在很多EMC資料中是看不到的，而且也沒這么集中，需要反復(fù)體會!
一些頻率端與開關(guān)電源產(chǎn)生部位的關(guān)系，這只是一般規(guī)律，不要完全相信;既是規(guī)律又不能盡信是為什么?規(guī)律并不是在所有情況下成立，不同電源的差異也很大，所以原理是幫你分析，而不是按照方法去硬套。
PCB層設(shè)計(jì)是EMC設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，需合理規(guī)劃信號回流路徑，減小回流面積。鏡像層可降低回流噪聲、EMI和串?dāng)_，優(yōu)選地平面為參考平面。磁通對消原理通過控制信號回流路徑實(shí)現(xiàn)。右手定則可解釋磁通對消效果。六層板設(shè)計(jì)需考慮磁通抵消效果和電源平面阻抗?？偨Y(jié)PCB層設(shè)計(jì)原則包括完整的地平面屏蔽、避免兩信號層直接相鄰、高頻關(guān)鍵信號布線層需相鄰地平面。
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