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開關電源的PCB規劃,PCB與EMC的關系
時間:2021-09-26 08:29:26 點擊次數:1169

印制線路板支撐著電子產品電路元件和器材,它提供電路元件和器材之間的電氣銜接,它是各種電子設備最基本的組成部分,它的性能直接關系到電子設備質量的好壞。如果這部分規劃不妥,會使電源作業不穩定,產生過量的電磁攪擾(EMI)。著功率半導體器材的發展和開關技術飛速發展,開關電源的開關頻率與功率密度變得越來越高。然而,開關電源開關頻率不斷提高和功率密度不斷增大使開關電源內部的電磁環境日趨復雜。

一、開關電源PCB的規劃流程

每個開關電源一般都包含三個交流回路:電源開關交流回路、輸入整流回路、輸出整流回路。這些交流回路電流中諧波成分很高,其頻率遠大于開關頻率,峰值起伏很高。這三個回路最容易導致電磁攪擾產生,因而有必要在電源中其它印制線布線之前先布好這些交流回路,每個回路的主要元件如:濾波電容、電源開關或整流器、電感或變壓器應相互相鄰地進行放置,調整元件位置使它們之間的電流路徑盡或許短。因而,最佳規劃流程如下:放置變壓器;規劃電源開關電流回路;規劃輸出電流回路;規劃控制電路;規劃輸入電流回路。

二、PCBEMC

1.PCB尺寸

PCB尺寸過大時,印制線長,阻抗加,抗噪聲性能下降,成本也會上升;過小則散熱不好,且附近線條易受攪擾。電路板的最佳形狀矩形,而長寬比為3243

2.確認PCB的層數

依據電源、地的種類、信號線的密布程度、信號頻率、特殊布線要求的信號數量、周邊要素、成本價格等方面的綜合因素來確認PCB板的層數。要滿足EMC的嚴厲指標而且考慮制造成本,恰當添加地平面是PCBEMC規劃最好的方法之一。對電源層而言,一般經過內電層切割能滿足多種電源的需求,但若需求多種電源供電,且相互交織,則有必要考慮選用兩層或兩層以上的電源平面。對信號層而言,除了考慮信號線的走線密布度外,從EMC的視點,還需求考慮關鍵信號(如時鐘、驅動信號等)的屏蔽或阻隔,以此確認是否添加相應層數。因而,開關電源中的PCB,如果資金成本允許,在PCB規劃時盡量不挑選單面板或雙面板,而挑選多層板。

3.PCB上元器件的布局和走線原則。首要,對PCB板進行空間切開,下降PCB上不同類型的元器件之間彼此攪擾。空間切開的施行方法就是對元器件進行分組,能夠根據電壓高低、數字器件或仿照器件、高速器件或低速器件以及電流巨細等特色,對電路板上的不同單元進行功用分組,每個功用組的元器件彼此緊湊的放置在一起以便得到最短的線路長度和最佳的功用特性。高壓、大功率器件與低壓、小功率器件應堅持必定間距,盡量分隔布線。通用原則如下:低電平信號線不能挨近高電平信號線,包括能產生瞬變的信號;將仿照電路和數字電路分隔,避免仿照電路、數字電路和電源公共回線產生公共阻抗耦合;安排電路時要使得信號線長度盡量小;確保相鄰板之間、同一板相鄰層面之間、同一層面相鄰布線之間不能有過長的平行信號線;在每個IC的電源和地之間都應當有去耦電容,這些去耦電容應該盡或許的挨近IC引腳,這將有助于濾除IC的開關噪聲;電磁攪擾濾波器要盡或許挨近攪擾源;電源開關元件和整流器應盡或許挨近變壓器放置,以使其導線長度最小;盡或許挨近整流二極管放置調壓元件和濾波電容器;對噪聲靈敏的布線不要與大電流,高速開關線平行,比如開關器件的驅動信號。此外,還應留意以下三點:在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時.操作它們時均會產生較大火花放電,有必要選用RC吸收電路來吸收放電電流。一般R1-2kΩC2.2-4.7μFCMOS的輸入阻抗很高,且易受攪擾,因而在運用時對不用端要經過電阻接地或接正電源;在電源或高壓電路中走線之間留有滿意爬電距離是安全的重要因素,一般爬電距離為500V/1mm。在高濕潤環境和高電壓運用下,能夠采取走線間挖槽增強耐壓。

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