印刷電路板的布局是否合理將關(guān)系到所有電源的成敗,影響著(zhù)功能、電磁干擾 (EMI)及受熱表現。對于開(kāi)關(guān)電源的布局并不復雜,通常只是在設計階段沒(méi)有充分考慮到。在使用時(shí),EMI及功能都要求必須滿(mǎn)足,因此對電源功能的穩定性有益的安排也常常有利于降低 EMI 輻射。
另外,一般我們?yōu)榱藢?shí)現均流及更大的輸出功率去并聯(lián)多個(gè) DC/DC 開(kāi)關(guān)模式穩壓器時(shí),會(huì )有潛在干擾噪聲問(wèn)題。假如每個(gè)穩壓器都能以相似的頻率工作,那么同一時(shí)間內穩壓器產(chǎn)生的總能量便會(huì )集中在一個(gè)頻率上。然而此能量的存在也成為一個(gè)讓人擔憂(yōu)的問(wèn)題,特別是該 PC 板以及其他系統板上其余的 IC 相互靠得很近時(shí),很容易受到這種輻射能量的影響。由于汽車(chē)系統是密集排列的,且常??拷纛l、RF、CAN 總線(xiàn)和各種雷達系統,所以個(gè)問(wèn)題尤其麻煩。
在汽車(chē)系統中,散熱及效率區域常采用開(kāi)關(guān)穩壓器取代線(xiàn)性穩壓器。所以,開(kāi)關(guān)穩壓器一般是輸入電源總線(xiàn)上的第一個(gè)有源組件,所以對整個(gè)的轉換器電路 EMI 性能有明顯影響。
輻射型和傳導型是EMI 輻射的兩種主要類(lèi)型。傳導型 EMI 取決于連接到一個(gè)產(chǎn)品的導線(xiàn)及電路走線(xiàn)。既然噪聲局限于方案設計中特定的終端或連接器,那么通過(guò)前述的良好布局或濾波器設計,常常在開(kāi)發(fā)過(guò)程的早期,就可以保證符合傳導型 EMI 要求。
輻射型 EMI通常指電路板上攜帶電流的所有組成部分都輻射一個(gè)電磁場(chǎng)。電路板上的每一條走線(xiàn)都形成一個(gè)天線(xiàn),而每一個(gè)銅面都是一個(gè)諧振器。這里除了DC電壓及正弦波外,任何信號都產(chǎn)生覆蓋整個(gè)信號頻譜的噪聲。就算進(jìn)行了仔細的設計,但在接受測試前,設計師也不會(huì )真正知道輻射型 EMI 有多么嚴重。
一般濾波器能在某個(gè)頻率上或整個(gè)頻率范圍內衰減強度以降低 EMI。有部分通過(guò)空間輻射傳播,所以可以增加金屬屏蔽及磁屏蔽進(jìn)行衰減。在 PCB 走線(xiàn)上的那部分可通過(guò)增設鐵氧體磁珠和其他濾波器加以控制。大家要清楚EMI 是不可能完全消除的,但衰減到其他通信及數字組件能接受狀態(tài),還是沒(méi)問(wèn)題的。
實(shí)驗表明新式輸入濾波器組件的性能好于通孔組件。但是,此改進(jìn)被開(kāi)關(guān)穩壓器工作頻率的提高給抵消掉了。而更快速的開(kāi)關(guān)轉換也帶來(lái)了更高的效率、最短接通和斷開(kāi)時(shí)間,因此產(chǎn)生了更高的諧波分量。在開(kāi)關(guān)容量和轉換時(shí)間等所有其他參數保持不變的情況下,開(kāi)關(guān)頻率每增大一倍,EMI 就惡化 6dB。寬帶 EMI 的表現就像一個(gè)一階高通濾波器一樣,如果開(kāi)關(guān)頻率提高 10 倍,就會(huì )增加 20dB 輻射。
對于經(jīng)驗相對豐富的 PCB 設計師會(huì )把熱點(diǎn)環(huán)路做到很小,且讓屏蔽地層盡可能的靠近有源層。而熱點(diǎn)環(huán)路的尺寸大小主要由引出腳配置、封裝構造、熱設計及去耦組件儲存能量有著(zhù)主要關(guān)系。
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