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教你一些电源PCB板EMC设计的技巧

作者:不详 ; 发布时间:2019-9-11 7:00:31 ; 来源:互联网  点击:

随着新能源智能网联技术的发展,汽车设计中不再是常规的12V系统,一方面380V等高压出现,另一方面在集成电路中1.3V等更低压出现。同时设计过程中电源芯片不再只使用LDO,Buck和Boost电源的使用增多。从而电源的EMC设计显得越来越重要,本文将一某电源PCB板为例,分析电源PCB板设计中常见问题,希望抛砖引玉,为各位解决电源模块的EMC问题提供一些思路。

设计问题:

某硬件工程师设计完成的电源板PCB,如下图所示。本板在进行EMC设计评审时发现存在大量的EMC问题和隐患,需要进行改版,否则将面临着极大的EMC风险。从这个Layout各位能看出哪些问题呢?不妨在留言中写出来。

教你一些电源PCB板EMC设计的技巧

 

问题一 接口滤波器件离接口太远

教你一些电源PCB板EMC设计的技巧

 

影响:如图所示,因为滤波电路离接口太远,经过滤波的电源信号可能受到PCB中其他信号的干扰,造成二次污染。另外一方面,外部进来的干扰因为没有经过端口的滤波,可能会直接影响PCB中的其他信号,产生抗干扰问题。

问题二 接口滤波器件未垂直成列布置

教你一些电源PCB板EMC设计的技巧

 

影响:如图所示,因为接口滤波电路未垂直成列布置,比如第一路的电源已经经过滤波了,到了接口处应该是很干净的信号了,但是如上图所示的Layout,很有可能第二路的干扰又耦合到第一路了。

问题三 电源滤波器件未布置在一起

教你一些电源PCB板EMC设计的技巧

 

影响:电源滤波是组合拳,不是单靠某一个器件来实现的。为了达到很好的滤波效果,原理图设计时需要模块化,Layout设计时也需要模块化。

问题四 开关电源输入输出回路太大

教你一些电源PCB板EMC设计的技巧

 

影响:辐射干扰的产生一般是因为回路太大,电流无法快速的流回去,而通过辐射发射出去。在电源Layou设计时应尽量减小电源回路,较小对外干扰,同时回路小,也可以减小串扰的可能性。

设计思路:

对于开关电源板在PCB布线时,总的思路是控制好输入整流滤波环路、功率环路、输出整流环路、输出滤波环路的回路面积,环路要小,布线要短!

教你一些电源PCB板EMC设计的技巧

 

整改设计:

优化后重新设计的PCB如下图。

教你一些电源PCB板EMC设计的技巧

 

EMC Layout设计要点

  1. 敏感信号远离大电流信号,特别是频率信号,且不要平行走线。
  2. 电流回路走线尽量小。
  3. 模拟地、功率地需要分开,可以通过过孔或者星型点连在一起。
  4. 多路IC供电,可以并联单点接地,减少串扰。
  5. 控制回路与功率回路分开。
  6. 去耦电容需要靠近IC 电源Pin放置。
  7. 电源做好多阶滤波,较小电容靠近芯片Pin。
  8. 防反、钳位保护的器件靠近连接器放置。
  9. 做好高压地低压地的隔离设计。
  10. 注意安规走线的间距。
  11. 对于高速信号还需要考虑电源阻抗、谐振、直流压降的影响。

电源是EMC设计中的老大难问题,做好电源EMC设计非一朝一夕之功。只好在电路设计中做好滤波考虑,在Layout设计中处理好细节,才能做好EMC性能好的电源。

 
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