一文帶你了解如何通過(guò)元件布局控制 EMI

如何對(duì)開關(guān)電源當(dāng)中的 PCB 電磁干擾進(jìn)行避免就成了一個(gè)開發(fā)者們非常關(guān)心的話題。在本文中，小編將為大家介紹如何通過(guò)元件布局的把控來(lái)對(duì) EMI 進(jìn)行控制。

在設(shè)計(jì)好電路結(jié)構(gòu)和器件位置后，PCB 的 EMI 把控對(duì)于整體設(shè)計(jì)就變得異常重要。

元器件布局實(shí)踐證明，即使電路原理圖設(shè)計(jì)正確，印制電路板設(shè)計(jì)不當(dāng)，也會(huì)對(duì)電子設(shè)備的可靠性產(chǎn)生不利影響。

例如，如果印制板兩條細(xì)平行線靠得很近，則會(huì)形成信號(hào)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(huì)使產(chǎn)品的性能下降，因此，在設(shè)計(jì)印制電路板的時(shí)候，應(yīng)注意采用正確的方法。

每一個(gè)開關(guān)電源都有四個(gè)電流回路：

(1)、電源開關(guān)交流回路。

(2)、輸出整流交流回路。

(3)、輸入信號(hào)源電流回路。

(4)、輸出負(fù)載電流回路輸入回路通過(guò)一個(gè)近似直流的電流對(duì)輸入電容充電，濾波電容主要起到一個(gè)寬帶儲(chǔ)能作用;類似地，輸出濾波電容也用來(lái)儲(chǔ)存來(lái)自輸出整流器的高頻能量，同時(shí)消除輸出負(fù)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(yīng)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(guān) / 整流回路之間的連接無(wú)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(huán)境中去。

電源開關(guān)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(yuǎn)大于開關(guān)基頻，峰值幅度可高達(dá)持續(xù)輸入 / 輸出直流電流幅度的 5 倍，過(guò)渡時(shí)間通常約為 50ns。

這兩個(gè)回路最容易產(chǎn)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(gè)回路的三種主要的元件濾波電容、電源開關(guān)或整流器、電感或變壓器應(yīng)彼此相鄰地進(jìn)行放置，調(diào)整元件位置使它們之間的電流路徑盡可能短。

建立開關(guān)電源布局的最好方法與其電氣設(shè)計(jì)相似，最佳設(shè)計(jì)流程如下：放置變壓器、設(shè)計(jì)電源開關(guān)電流回路、設(shè)計(jì)輸出整流器電流回路、連接到交流電源電路的控制電路

設(shè)計(jì)輸入電流源回路和輸入濾波器設(shè)計(jì)輸出負(fù)載回路和輸出濾波器根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí)，要符合以下原則：

(1)首先要考慮 PCB 尺寸大小。PCB 尺寸過(guò)大時(shí)，印制線條長(zhǎng)，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加;過(guò)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(zhǎng)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(shí)要考慮以后的焊接，不要太密集。

(3)以每個(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它來(lái)進(jìn)行布局。元器件應(yīng)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(shù)。一般電路應(yīng)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(chǎn)。

(5)按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)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(dòng)器件時(shí)注意飛線的連接，把有連線關(guān)系的器件放在一起。

(7)盡可能地減小環(huán)路面積，以抑制開關(guān)電源的輻射干擾

以上，就是如何通過(guò)對(duì)元件擺放及布局來(lái)對(duì) PCB 電路板中的電磁干擾進(jìn)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(chǎn)品的 EMI 不合格，因此對(duì)其進(jìn)行充分的了解是非常有必要的，正遇到此類問(wèn)題的朋友可以將本文進(jìn)行收藏，作為資料儲(chǔ)備。

審核編輯 黃昊宇