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关于开关电源的layout(版面设计)与PCB的关系

2020-12-29 10:36:11浏览:112来源:成良电源官网   
核心摘要:关于工控设备电源等开关电源的layout(版面设计)与PCB的关系
对于工控设施电源等开关电源的layout(版面布局)与PCB的联系

信任咱们都理解工控设施电源等开关电源的开关特性,简单使得开关电源产生极大的电磁兼容方面的烦扰,作为一个电源工程师、电磁兼容工程师,或则一个 PCB layout 工程师有必要理解电磁兼容表单的起因现已解决方法,特别是 layout 工程师,需求理解怎么避免脏点的扩展,本文首要引见了工控设施电源等开关电源PCB 布局的关键。

对于工控设施电源等开关电源的layout与PCB的29个根柢联系
1、几个根柢原理:任何导线都是有阻抗的;电流总是被动筛选阻抗小的途径;辐射强度和电流、频率、回路面积无关;共模烦扰和大 dv/dt 信号对地互容无关;降落 EMI 和加强抗烦扰才调的原理是类似的。
2、规划要按工控设施电源等开关电源、仿照、高速数字及各功用块停止分区。
3、尽量减小大 di/dt 回路面积,减小大 dv/dt 信号线长度(或面积,宽度也不宜太宽,走线面积增大使散布电容增大,个别的做法是:走线的宽度尽量大,但要去掉残余的局部),并尽量走直线,降落其隐含围住区域,以减小辐射。
4、感性串扰首要由大 di/dt 环路(环形天线),感应强度和互感成反比,所以减小和这些信号的互感(首要途径是减小环路面积、增大间隔)比拟关键;容性串扰首要由大 dv/dt 信号产生,感应强度和互容成反比,全副减小和这些信号的互容(首要途径是减小耦合有用面积、增大间隔,互容随间隔的增大降落较快)比拟关键。
5、尽量使用环路对消的准则来布线,进一步降落大 di/dt 回路的面积,
6、降落环路面积不仅降落了辐射,一同还降落了环路电感,使电路功用更佳。
7、降落环路面积要求咱们布局各走线的回流途径。
8、当工控设施电源等开关电源多个 PCB 经过接插件停止联接时,也需求思考使环路面积抵达小,尤其是大 di/dt 信号、高频信号或活络信号。一个信号线对应一条地线,两条线尽量接近,必要时可以用双绞线停止联接(双绞线每一圈的长度对应于噪声半波长的整数倍)。假定咱们翻开电脑机箱,就可以看到主板到后面板 USB 接口就是用双绞线停止联接,可见双绞线联接对于抗烦扰和降落辐射的重要性。
9、对于数据排线,尽量在排线中多组织一些地线,并使这些地线平均散布在排线中,这样可以有用降落环路面积。
10、有些板间联接线虽然是低频信号,但因为这些低频信号中含有许多的高频噪声(经过传导和辐射),假定没有解决好,也很简单将这些噪声辐射进来。
11、布线时首要思考大电流走线和简单产生辐射的走线。
12、工控设施电源等开关电源个别有 4 个电流环:输出、输入、开关、续流。其间输出、输入两个电流环简直为直流,简直不产生 emi ,但简单受烦扰;开关、续流两个电流环有较大的 di/dt ,需求留心。
13、mos ( igbt )管的栅极驱动电路个别也含有较大的 di/dt 。
14、在大电流、高频低压回路外部不要搁置小信号回路,如管制、仿照电路,以避免受到烦扰。
15、工控设施电源等开关电源的减小易受烦扰(活络)信号回路面积和走线长度,以减小烦扰。
16、小信号走线远离大 dv/dt 信号线(比方开关管的 C 极或 D 极,缓冲 (snubber) 和钳位网络),以降落耦合,可在中心铺地(或电源,总归是常电位信号)进一步降落耦合,铺地和地立体要超卓接触。小信号走线一同也要尽量远离大 di/dt 的信号线,避免感性串扰。小信号走线好不要走到大 dv/dt 信号的下方。小信号走线欠好假定可以铺地(异性质地),也能降落耦合到的噪声信号。
17、比拟好的做法是,在这些大 dv/dt 、 di/dt 信号走线(包括开关器材的 C/D 极、开关管散热器)的四周和欠好铺地,将上下两层铺地用过孔联接,并将此地用低阻抗走线接到公共接地点(个别为开关管的 E/S 极,或取样电阻)。这样可以减小辐射 EMI 。要留心,小信号地必然不能接到此屏蔽地上,否则会引入较大烦扰。大 dv/dt 走线个别会经过互容将烦扰耦合到散热器及临近的地,好将开关管散热器接到屏蔽地上,选用表贴开关器材也会降落互容,而后降落耦合。
18、易产生烦扰的走线好不要使用过孔,它会经过过孔烦扰过孔所穿过的全副层。
19、工控设施电源等开关电源的屏蔽可以降落辐射 EMI ,但因为增大了对地的电容,会使传导 EMI (共模,或非本征差模)有所增大,不过只需屏蔽层接地保险,不会增大许多。实践布局中可权衡思考。
20、要避免共阻抗烦扰,选用一点接地,电源从一点引出。
21、工控设施电源等开关电源个别有三种田:输出电源大电流地、输入电源大电流地、小信号管制地,地的联接方法

22、工控设施电源等开关电源接地时首要应先判断地的性质,再停止联接。采样及差错扩展的地个别该当接到输入电容的负极,采样信号个别应从输入电容的正极取出,小信号管制地和驱动地个别要别离接到开关管的 E/S 极或取样电阻上,避免共阻抗烦扰。个别 IC 的管制地和驱动地不独自引出,此时取样电阻到上述地的引线阻抗有必要尽量小,大水平减小共阻抗烦扰,跋涉电流采样的精度。
23输入电压采样网络好接近差错扩展器,而不是接近输入端,这是因为低阻抗信号比高阻抗信号更不简单受到烦扰,采样走线对要尽量相互接近以减小拾取到的噪声。
24、工控设施电源等开关电源规划留心电感要远离,并相互笔挺,以减小互感,尤其是储能电感和滤波电感。
25、规划留心高频电容和低频电容并联使用时,高频电容接近使用者。
26、低频烦扰个别为差模( 1M 以下),高频烦扰个别为共模,个别经过辐射耦合。
27、假定高频信号被耦合到输出引线,很简单构成 EMI (共模),可在输出引线接近电源处套一个磁环,假定 EMI 降落就表明存在此表单。解决此表单的方法是,降落耦合或降落电路的 EMI 。假定高频噪声没有被过滤干净而传导到输出引线,也会构成 EMI (差模),此时套磁环不能解决表单,在输出引线接近工控设施电源等开关电源处串两个高频电感(对称),假定 EMI 降落就表明存在此表单。解决此表单的方法是改善滤波,或选用缓冲、钳位等方法减小高频噪声的产生。
28、差模和共模电流的测量:
29、EMI 滤波器要尽量接近进线,进线的走线要尽量短,尽量减小 EMI 滤波器前后级的耦合。进线好用机壳地停止屏蔽(方法如上所述)。输入 EMI 滤波器也要作类似解决。尽量摆开进线和高 dv/dt 信号走线的间隔,在规划上要加以思考。
(责任编辑:小编)
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