開關(guān)電源PCB板設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

隨著功率半導(dǎo)體器件性能的提高和開關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新，電力電子技術(shù)在各種電力設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，開關(guān)電源產(chǎn)品趨向于更小、更高速度、更高密度。這種趨勢(shì)導(dǎo)致EMC問題變得越來越嚴(yán)重。電壓、電流的高頻切換過程會(huì)產(chǎn)生大量的EMI（電磁干擾），如果不加以限制，將嚴(yán)重影響周圍用電設(shè)備的正常工作。因此，開關(guān)電源的PCB設(shè)計(jì)是解決開關(guān)電源電磁兼容問題的一個(gè)重要方面。PCB之所以被視為開關(guān)電源設(shè)計(jì)中不可缺少的部分，是因?yàn)樗鹬_關(guān)電源電氣部分和機(jī)械部分連接的雙重作用，是降低電子設(shè)備EMI的關(guān)鍵。

1 電磁耦合干擾

在電路設(shè)計(jì)中，電磁耦合干擾主要通過傳導(dǎo)耦合和共模阻抗耦合影響其他電路。從EMC設(shè)計(jì)角度來看，開關(guān)電源電路與普通數(shù)字電路不同，具有相對(duì)明顯的干擾源和敏感電路一般來說，開關(guān)電源的干擾源主要集中在電壓、電流變化率較大的元件和導(dǎo)線上，如功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管、快恢復(fù)二極管、高頻變壓器以及與其連接的導(dǎo)線等。敏感電路主要指控制電路和直接與干擾測(cè)量設(shè)備相連的電路，因?yàn)檫@些干擾耦合可能直接影響電路的正常工作和對(duì)外傳輸?shù)母蓴_水平。 共模阻抗耦合是指當(dāng)兩個(gè)電路的電流通過公共阻抗時(shí)，一個(gè)電路的電流在公共阻抗上形成的電壓會(huì)影響另一個(gè)電路。

2 串?dāng)_干擾

印刷電路板（PCB）中電線和電纜之間的串?dāng)_干擾是最難克服的問題之一。 這里的串?dāng)_是指廣義上的串?dāng)_。 無論其來源是有用信號(hào)還是噪聲，串?dāng)_都以導(dǎo)線的互電容和互感來表示。 例如，控制和邏輯電平上傳到PCB上的帶狀線，低電平信號(hào)上傳到靠近它的第二條帶狀線。 當(dāng)并行布線長(zhǎng)度超過10cm時(shí)，預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)串?dāng)_干擾； 當(dāng)長(zhǎng)電纜承載多組串行或并行高速數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程控制線時(shí)，串?dāng)_干擾成為主要問題。 相鄰電線和電纜之間的串?dāng)_是由互電容產(chǎn)生的電場(chǎng)和互感產(chǎn)生的磁場(chǎng)引起的。

在考慮PCB線性串?dāng)_問題時(shí)，最重要的問題是確定哪個(gè)更重要：電場(chǎng)（互電容）、磁場(chǎng)（互感）耦合。 耦合模型的確定主要取決于線路阻抗、頻率等因素。一般來說，高頻時(shí)電容耦合是主要的，但如果源或接收器之一或兩者使用屏蔽電纜并在屏蔽兩端接地，則磁場(chǎng)耦合將是主要的。此外，低電路阻抗和電感耦合是低頻時(shí)的主要因素。

3 電磁輻射干擾

輻射干擾是由空間電磁波輻射引起的。 PCB電磁輻射分為差模輻射和共模輻射兩種。 大多數(shù)情況下，共模干擾是開關(guān)電源產(chǎn)生的主要傳導(dǎo)干擾，而共模干擾的輻射效應(yīng)遠(yuǎn)大于差模干擾，因此降低共模干擾在開關(guān)電源的EMC設(shè)計(jì)中尤為重要 。