? PCB 電磁干擾原理電子產(chǎn)品單板PCB對(duì)外產(chǎn)生的干擾既可能是差模干擾,也可能是共模干擾,。產(chǎn)生干擾的原因是單板PCB上存在著對(duì)應(yīng)的共模(CM)干擾電流和差摸(DM)干擾電流,。單板上產(chǎn)生的干擾以傳導(dǎo)或輻射的方式對(duì)外形成發(fā)射,從而導(dǎo)致產(chǎn)品EMC問題,。 共模干擾電流與差模干擾電流如下面兩個(gè)圖所示:對(duì)于共模干擾(Common-mode)電流,,是指兩導(dǎo)線上的干擾電流振幅相等,而方向相同,。如下圖所示,,在通過分布參數(shù),,與地參考平面形成了共模環(huán)路,就有共模電流在環(huán)路流過,。 對(duì)于差模干擾(Differential-mode)電流,,是指兩導(dǎo)線上的干擾電流,振幅相等,,方向相反,。如下圖所示,差分信號(hào)對(duì)之間的電流以及信號(hào)和其對(duì)于的地上回流,,就屬于差模電流,。 根據(jù)電磁場(chǎng)理論,差摸干擾電流,,信號(hào)和回流電流都是相互反方向的,,差摸電流存在180度的相位差,因此差模電流的磁場(chǎng)主要集中在差模電流構(gòu)成的回路面積之內(nèi),,而回路面積之外的磁力線會(huì)相互抵消,。共模電流方向是相同的,在回路面積之外,,共模電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同,,磁場(chǎng)強(qiáng)度反而加強(qiáng)。通常產(chǎn)品對(duì)外的干擾多以共模為主,。 要精確計(jì)算PCB對(duì)外的輻射很難,,業(yè)界通常根據(jù)PCB上差模電流和共模電流近似的輻射天線模型,來計(jì)算對(duì)外干擾的場(chǎng)強(qiáng)大小,,即PCB中輻射出來的RF能量,。 PCB單板上有許多信號(hào)環(huán)路,如信號(hào)與信號(hào)地之間環(huán)路,,電源與其相應(yīng)地之間的環(huán)路,,都 是差模電流環(huán)路。計(jì)算差模輻射強(qiáng)度時(shí),,可以近似等效為環(huán)天線模型,。 單極天線模型的輻射強(qiáng)度由下式計(jì)算:E=12.6*10-7fIL/r 其中 E:電場(chǎng)強(qiáng)度(V/m);f :電流的頻率(MHz); L:電纜的長度(m)I :電流的強(qiáng)度(mA) r :測(cè)試點(diǎn)到電流環(huán)路的距離(m) 由于在PCB單板上存在差模干擾和共模干擾,在PCB布局與布線時(shí),,需要根據(jù)上述干擾的原理,,盡量減小差模信號(hào)環(huán)路面積,減小共模電流,,來降低單板PCB對(duì)外的干擾,。 PCB EMC設(shè)計(jì)原則根據(jù)電磁兼容要求,產(chǎn)品需要通過PCB設(shè)計(jì),,來降低單板對(duì)外的電磁干擾,,同時(shí)需要抑制外來的電磁干擾,。因此在PCB設(shè)計(jì)時(shí)需要注重以下幾個(gè)大原則: 1、需要減小單板的走線長度以及走線差模環(huán)路面積,,因?yàn)椴钅-h(huán)路面積越大,,對(duì)外的干擾越大,同時(shí)單板的抗干擾能力也越弱,; 2,、注意單板的地設(shè)計(jì),需要降低單板的地阻抗,,減小單板的共模電壓幅度,,降低對(duì)外的輻射干擾,同時(shí)降低外來干擾在單板上形成的共模電壓差,; 3,、注意強(qiáng)干擾模塊與其他數(shù)字電路以及模擬電路的距離,因?yàn)榫嚯x越遠(yuǎn),,相互之間干擾耦合越?。?/p> 4,、注重元器件的布局和走線設(shè)計(jì),,因?yàn)閱伟錚CB走線在高頻電磁干擾情況下,就是天線,,容易導(dǎo)致對(duì)外的輻射以及耦合外來干擾,。 PCB EMC設(shè)計(jì)流程與步驟根據(jù)單板的特點(diǎn),在PCB設(shè)計(jì)時(shí),,按照如下順序進(jìn)行: 1,、首先了解PCB上功能實(shí)現(xiàn)原理,根據(jù)不同的電路功能進(jìn)行模塊的劃分,; 2,、了解PCB上各個(gè)功能電路之間的連接關(guān)系,考慮走線的順暢,; 3,、確定PCB上各個(gè)功能模塊內(nèi)主要器件的位置擺放; 4,、確定PCB上地分割以及地之間的連接關(guān)系,; 5、進(jìn)行重要功能器件以及濾波器件的布局,; 6、進(jìn)行單板的布線設(shè)計(jì),。 |
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