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图解PCB布板与EMC的联系

发布时间:2022-04-05 09:35:46 来源:米乐m6官网

  导读:说起开关电源的难点问题,PCB布板问题不算很大难点,但若是要布出一个精巧PCB板,那开关电源必定是难点之一(PCB规划欠好,或许会导致不管怎样调试参数都调试布出来的状况,这么说并非骇人听闻),其原因是PCB布板时考虑的要素有许多的,比方电气功能,工艺道路,安规要求,EMC影响等。考虑的要素之中,电气是最根本的,但EMC又是最难摸透的,许多项目的发展瓶颈就在于EMC问题。本文从22个方向给咱们共享一下PCB布板与EMC的联系。

  上面的电路对EMC的影响可想而知,输入端的滤波器都在这儿;防雷击的压敏;避免冲击电流的电阻R102(合作继电器减小损耗);要害的虑差模X电容以及和电感合作滤波的Y电容;还有对安规布板影响的保险丝;这儿的每一个器材都至关重要,要细细品味每一个器材的功能与作用。

  规划电路时就要考虑的EMC严格等级沉着规划,比方设置几级滤波,Y电容数量的个数以及方位。压敏巨细数量挑选,都与咱们对EMC的需求密切相关,欢迎咱们一同评论看似简略其实每个元器材包含深入道理的EMI电路。

  上图的电路中打圈几部分:对EMC影响十分重要(留意绿色部分不是的),比方辐射咱们都知道电磁场辐射是空间的,但根本的原理是磁通量的改动,磁通量涉及到磁场有用截面积,也便是电路中对应的环路。

  电流能够发生磁场,发生的是安稳的磁场,不能向电场转化;但改动的电流发生改动的磁场,改动的磁场是能够发生电场(其实这便是有名的麦克斯韦方程我用浅显言语来说),改动的电场同理可发生磁场。

  所以必定要重视那些有开关状况的当地,那便是EMC源头之一,这儿便是EMC源头之一(这儿说之一当然后续还会讲到其它方面),比方电路中虚线环路,是开关管注册和关断的环路,不只规划电路时开关速度能够调理对EMC影响,布板走线环路面积也有着重要的影响!另二个环路是吸收环路和整流环路,先提早了解下,后边再讲。

  1、PCB环路对EMC的影响十分重要,比方反激主功率环路,假如太大的线、滤波器走线作用,滤波器是用来滤去搅扰的,但若是PCB走线欠好的话,滤波器就或许失掉应该有的作用。

  4、灵敏部分与搅扰源头过近,比方EMI电路与开关管很近,必然会导致EMC很差,需求有明晰的阻隔区域。

  大致有以下的一些方面,都是自己规划进程会去考虑,全部的内容跟其他教程无关,都是仅仅自己的经验总结。

  1、外观结构尺度,包含定位孔,风道流向,输入输出插座,需求与客户体系匹配,还需求与客户交流装配上的问题,限高级。

  2、安规认证,产品做哪种认证,哪些当地做到根本绝缘爬电间隔要留够,哪些当地做到加强绝缘留够间隔或开槽。

  结构工艺相对会更灵敏,安规仍是比较固定的部分,做什么认证,过什么安规规范,当然也有一些安规是许多规范中通用的,但也有一些特别产品比方医疗会比较苛刻。

  为了新入门工程师朋友们不至于目不暇接,这儿列出了一些遍及产品通用的,下面是关于IEC60065总结出来的详细布板要求,针对安规需求紧记,碰到详细产品要会针对性处理:

  1、输入保险丝焊盘制件的间隔安规要求大于3.0MM,实践布板依照3.5MM(简略说保险丝前依照3.5MM爬电间隔,之后依照3.0MM爬电间隔)。

  3、整流后安规一般不做要求,可是高低压间根据实践电压巨细留间隔,习气400V高压留2.0MM以上。

  4、初次级间安规要求6.4MM(电气空隙),爬电间隔依照7.6MM为最佳(留意:这个跟实践输入电压相关,需求查表详细核算,供给数据仅供参阅,以实践场合为准) 。

  5、初次级用冷地,热地标识明晰;L,N标识,输入AC INPUT标识,保险丝正告标识等等都需求明晰标出。

  再次重申实践安规间隔跟实践输入电压相关以及工作环境有关,需求查表详细核算,供给数据仅供参阅,以实践场合为准。

  1、了解自己产品做什么认证,归于什么产品品种,比方医疗,通讯,电力,TV等各不相同,但也有许多相通的当地。

  2、安规中与PCB布板严密的当地,了解绝缘的特色,哪些当地是根本绝缘,哪些当地是加强绝缘,不同规范绝缘间隔是不相同的。最好是会查规范,而且会核算电气间隔,爬电间隔。

  4、散热器与周边间隔问题,散热器接的地不相同绝缘状况也不相同,接大地仍是冷地,热地绝缘也布相同。

  4、布局时需求考虑到走线,摆放到最合理方位便利后续走线、布局时尽或许减小环路面积,四大环路后边会详解到。

  下面是我画的榜首块童贞PCB板,许多年前的工作,其时十分的艰苦完结的,中心或许有小问题,不过大体布局仍是值得学习的:

  4、副边的电流比较大,为了走电流,以及整流管散热,选用了这样的布局,整流管在上,BUCK电路MOS管鄙人,散热涣散作用好;大功率的顶层一般走负,底层走正。

  每个板子有自己的特色,当然也有自己的难处,怎样合理处理是要害,咱们从中能了解布局合理选取的含义吗?

  能够根据之前议论的PCB布局关键,检视此板,是否做的很到位,我认为是做到比较好的当地了,当然瑕疵总会有,也能够提出来,单面板如此紧凑能做到这样已实属不易了,能够借此板学习评论!后边还会针对此板解说学习,咱们先赏识下。

  均为个人了解,或许与传统材料教材有差异,请自己酌量,横竖我觉得许多通用的教材成果没我自己总结的运用,自夸了。想说的许多,或许有些乱,都是实践出来的。

  EMC发生以及测验时测得的成果怎样去了解:简略来说便是怎样对症下药,许多状况拿到榜首轮测验成果,怎样将成果和电源去对照剖析;主题思路如下:

  1、针对传导,测验规模规范15K-30M,常见的EN55022是150K起。传导的源头是怎样发生的呢?针对低频,主要是开关频率以及其倍频(后续有图解),这种从源头是无法处理的,开关频率是无法消除的,当然你能够改动开关频率,那也仅仅将测验成果移动了,并没有真实含义上消除。只能经过滤波器来处理,一般来说关于低频选用R10K这种高磁通原料有很好的作用,磁环巨细跟你功率有联系,一般到达10MH感量,乃至更大到20MH,合作Y电容一般能很好处理,低频不是难点;真实的难点是高频,个人认为,高频的原因就杂乱多了,有开关导致,有变压器或许,也有电感的或许,也就便是全部存在开关状况的当地都或许存在(怎样判别详细方位,后续解说),这儿需求一番探索;找到源头未必源头能处理,或许有改进,仍是的合作滤波器。针对高频,选用低磁通原料,如镍锌环,感量一般都是UH级其他,合作适宜Y电容(比较杂乱的电源,主张布板时多留几个Y电容方位,便利整改)。

  2、一些合作手法,许多教材都说到增大X电容判别差模仍是共模,有必定含义或许实际协助不大,规划时一般咱们X电容都会放到适宜的值。而且增大X电容就能处理差模问题,也是瞎扯,所以许多教材都是供给必定含义辅导,个人觉得没什么用。我觉得比较好的手法有几个:一是对照接地和不解地总结差异,不接地或许更差,原因是体系结构的传导途径少了;也或许有改进,阐明是经过地回路传导到端口。详细处理办法,针对电路接地的点Y电容进行调理以及加磁珠。二是在输入端口套磁环,若套低U环有改进,调理榜首级滤波电感。3杂乱的体系留意EMI电路的屏蔽办法。若办法都没什么作用,检讨PCB规划,这方面在PCB规划中会讲到。

  3、针对辐射:有必要找出源头去处理,观测榜首次测验成果,若是30M邻近超出,跟接地相关,体系上找接地,而且要判别测验时是否接地杰出,有时候输入线M以内,一般是MOS管注册关断引起,有时后为了现场欠好直接判别是注册仍是关断,可针对性整改观测成果去验证(当然这都得花钱,后续会解说怎样用示波器去判别,这可是密招)。3 100M以上多为二极管引起,整改二极管吸收电容,大功率的有的或许是同步整流,更改MOS管吸收环路,记住有时候调整C时还得合作R整改。

  要说的太多,后续针对详细实例去弥补吧,先手打这么多,横竖我打的够辛苦,能引起共鸣很难,究竟每个人的整改阅历差许多,就当给新人朋友一些启示吧,后续会举例阐明。

  走线时留意高低压的间隔,有些当地电压是起浮的,有必要当作高压来对待,比方上管驱动以及对应的参阅电压。

  至于EMC方面LLC的注册是软开关,注册对EMC几乎没有影响,要点重视是关断速度的快慢对EMC影响;还有MOS管结电容并的电容对EMC影响很大,挑选电容不适宜,或是不加(MOS管本身也有结电容)对EMC都或许有影响,这是要点留意的当地;此图没有Y电容,在MOS管正或许负防置Y电容也能很好滤去开关搅扰;

  别的二大重要环路,一是MOS管注册环路(虚线赤色图),另一个是MOS管关断环路(实线赤色图);环路面积尽或许小;

  有的产品EMC很难在源头上去处理的,能够选用磁环滤波,当然我这儿说的磁环有二个层面的意思,一方面是输入输出端的滤波电感,选用不同原料磁环,不同匝数会有对应的作用,还有一方面意思是直接在输入输出线上套磁环,有时能起到妙用,但不是在全部场合都能用,最少仍是能作为判别根据。

  开关器材哪些参数对EMC有重要影响,咱们常说快管,慢管是以什么作为参照的呢?咱们都知道快管注册损耗小,为了做高功率都喜爱用,可是为了EMC顺畅经过,不得不放弃功率,下降开关速度来削弱开关辐射。

  关于MOS管,注册速度是由驱动电阻与输入结电容决议的;关断速度是由输出结电容与管子内阻决议。

  参照以上两图,是不同类型的MOS管,对比下输入结电容和输出结电容,2400PF与800PF;780PF与2200PF;一看就知道榜首个标准是快管,第二个是慢管,这时候决议开关速度还要与驱动电阻匹配;惯例状况驱动电阻在10R-150R比较多,选取驱动电阻与结电容有关,针对快板驱动电阻可适当增大,慢管驱动电阻可适当减小。

  EMC的途径,当然空间辐射是跟环路有关,环路也是途径结构成的;剖分出反激高频等效模型,协助了解EMC构成的机理;咱们的测验接纳设备会从L,N端接纳传导,为了减小接纳的搅扰,就有必要让搅扰经过地回路流转而不从L,N端口流向接纳设备;这时候咱们的EMI电感以及Y电容经过阻抗匹配就能够完成;别的原边的搅扰能够经过原副边Y电容,变压器杂散电容以及大地耦合到副边,构成更多的回路;当然一些结电容参数,如MOS管结电容,散热器结电容也能构成流转途径;