PCB設(shè)計(jì)之EMI電路問題解析

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(gè)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(huì)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(shí)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(gè)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(gè)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(huì)有對(duì)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(shí)能起到妙用，但不是在所有場(chǎng)合都能用，起碼還是能作為判斷依據(jù)。

上圖藍(lán)色和黑色線是輸出正負(fù)端，上面套了個(gè)磁環(huán)，解決了輸出整流管引起的高頻端超出；有些時(shí)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。

02?PCB走線之關(guān)鍵信號(hào)???? ? ? ? ? ? ? ? ??

注意：

CS信號(hào)（采樣信號(hào)）：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

驅(qū)動(dòng)信號(hào)從驅(qū)動(dòng)電路拉倒IC驅(qū)動(dòng)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(dòng)線和CS線中間起到一定屏蔽作用

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(hào)GND可直接打過孔，關(guān)鍵信號(hào)地需要單點(diǎn)接地，直接接IC

FB反饋網(wǎng)絡(luò)信號(hào)注意查分走線并且單點(diǎn)接IC

RCD吸收網(wǎng)絡(luò)不要放在主回路

VCC的整流濾波地需要接主功率地，二級(jí)濾波可接IC 地

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：

PFC的驅(qū)動(dòng)和IC共地接PFC管，更具體點(diǎn)是接采樣電阻的地

DC-DC部分的驅(qū)動(dòng)地和控制地接DC開關(guān)管部分的采樣地

輔助源部分控制地接輔助源MOS管采樣地，MOS管地再接主功率地

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(chǎng)屏蔽機(jī)理分析??

如圖對(duì)照：輸入和輸出的電場(chǎng)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(huì)減小，對(duì)電場(chǎng)干擾起到衰減的目的。?? ??

如圖：磁場(chǎng)屏蔽的特點(diǎn)和磁場(chǎng)不一樣，需要外殼屏蔽，電場(chǎng)只需要平面屏蔽板，故散熱器屏蔽帶來的是電場(chǎng)屏蔽，有的采用外殼封閉式電源則起到了一定磁場(chǎng)屏蔽。

磁場(chǎng)屏蔽原理，磁場(chǎng)通過屏蔽罩會(huì)改變磁路，導(dǎo)致磁力線向周圍擴(kuò)散，中間磁場(chǎng)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(duì)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(duì)于MOS管，開通速度是由驅(qū)動(dòng)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(hào)的MOS管，對(duì)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(gè)規(guī)格是快管，第二個(gè)是慢管，這時(shí)候決定開關(guān)速度還要與驅(qū)動(dòng)電阻匹配；常規(guī)情況驅(qū)動(dòng)電阻在10R-150R比較多，選取驅(qū)動(dòng)電阻與結(jié)電容有關(guān)，針對(duì)快板驅(qū)動(dòng)電阻可適當(dāng)增大，慢管驅(qū)動(dòng)電阻可適當(dāng)減小。

對(duì)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(jià)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(shí)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。

06?EMC之濾波器?

濾波器的架構(gòu)選擇對(duì)濾波器的影響很重要，在不同場(chǎng)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(duì)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(huì)在不同頻率段起作用，選錯(cuò)材質(zhì)就完全失去應(yīng)有的效果。

07?EMC之反激高頻等效模型分析

先從最簡(jiǎn)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(cè)試接收設(shè)備會(huì)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(shí)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(gè)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(shí)候開關(guān)環(huán)路的布局以及走線的時(shí)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(huì)比較低。

這些原理基礎(chǔ)知識(shí)理解得好，對(duì)實(shí)際處理EMC工作以及布板很有用那個(gè)，如果沒這種意識(shí)，可能毫無用處，因?yàn)樘峁┎涣酥苯臃椒?，需要與其他知識(shí)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(huì)！? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

如圖：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。

09?EMC實(shí)例

根據(jù)傳導(dǎo)實(shí)例，頻率的分布點(diǎn)關(guān)鍵是具體的數(shù)據(jù)與基頻之間的關(guān)系，這個(gè)測(cè)試完后，需要揣測(cè)這些數(shù)值的規(guī)律，可能能發(fā)現(xiàn)什么蛛絲馬跡；當(dāng)然對(duì)于這些頻率如何通過濾波器去解決的手段前面也說過了。

這里是給大家補(bǔ)充一些似乎很神秘的EMC它是怎么來的，感覺不再神秘，而不只是稀里糊涂的采用濾波器解決了問題！

編輯：黃飛

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