从9个方向全面讲述电源PCB布板与EMC的关系

电子设计联盟 2022年10月26日浏览：1446 收藏：1

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良PCB板一定是开关电源的难点之一（PCB设计不好，可能会导致无论怎么调试参数都调试布出来的情况，这么说并非危言耸听）原因是PCB布板时考虑的因素还是很多的，如：电气性能，工艺路线，安规要求，EMC影响等等；考虑的因素之中电气是最基本的，但是EMC又是最难摸透的，很多项目的进展瓶颈就在于EMC问题；下面就从九个方向给大家分享下PCB布板与EMC。

熟透电路方可从容进行PCB设计之EMI电路

有的产品EMC很难在源头上去处理的，可以采用磁环滤波，当然我这里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，采用不同材质磁环，不同匝数会有对应的效果，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，但不是在所有场合都能用，起码还是能作为判断依据；

上图蓝色和黑色线是输出正负端，上面套了个磁环，解决了输出整流管引起的高频端超出；有些时候端口的干扰在PCB板上加滤波器未必有效果，在输出线上放磁环就有想不到的效果。

PCB走线之关键信号

EDA365电子论坛

注意：

1.CS信号（采样信号）：从采样电阻R25，R26拉出，注意IC的地线以采样电阻为基准，采样电阻的正负差分走线拉倒IC CS脚以及IC 的GND脚。

2.驱动信号从驱动电路拉倒IC驱动引脚，注意不要干扰到CS脚；如图走线三根线并排走，并且将地线走在驱动先和CS线中间起到一定屏蔽作用；

3.双面板最好将IC一层铺地屏蔽，铺地的网络一定要从IC GND引出，非关键信号GND可直接打过孔，关键信号地需要单点接地，直接接IC；

4.FB反馈网络信号注意查分走线并且单点接IC；

5.RCD吸收网络不要放在主回路；

6.VCC的整流滤波地需要接主功率地，二级滤波可接IC 地；

7.Y电容走线单独接，不可与主功率混淆，避免干扰。

主功率及控制部分地接线示意图

EDA365电子论坛

可能很多人看到此图，云里雾里的，大致介绍下：

1.PFC的驱动和IC共地接PFC管，更具体点是接采样电阻的地；

2.DC-DC部分的驱动地和控制地接DC开关管部分的采样地；

3.辅助源部分控制地接辅助源MOS管采样第，MOS管地再接主功率地；

4.各自IC的供电地通过辅助源EC滤波接IC地，注意RC滤波靠近IC。

总结：注意好各自的单点接地，地线不乱，是走线最重要的地方之一！！！

电磁场屏蔽机理分析

EDA365电子论坛

如图对照：输入和输出的电场干扰可以通过电容传输耦合，若增加屏蔽板，则增加了C4的大小，并且C1也会减小，对电场干扰起到衰减的目的。

如图：磁场屏蔽的特点和磁场不一样，需要外壳屏蔽，电场只需要平面屏蔽板，故散热器屏蔽带来的是电场屏蔽，有的采用外壳封闭式电源则起到了一定磁场屏蔽；

磁场屏蔽原理，磁场通过屏蔽罩会改变磁路，导致磁力线向周围扩散，中间磁场干扰达到屏蔽目的。

开关器件与EMC

EDA365电子论坛

开关器件哪些参数对EMC有重要影响，我们常说快管，慢管是以什么作为参照的呢？我们都知道快管开通损耗小，为了做高效率都喜欢用，但是为了EMC顺利通过，不得不舍弃效率，降低开关速度来减弱开关辐射；

对于MOS管，开通速度是由驱动电阻与输入结电容决定的；关断速度是由输出结电容与管子内阻决定；

参照以上两图，是不同型号的MOS管，对比下输入结电容和输出结电容，2400PF与6800PF;780PF与2200PF；一看就知道第一个规格是快管，第二个是慢管，这时候决定开关速度还要与驱动电阻匹配；常规情况驱动电阻在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；

对于二极管，有肖特基二极管，快回复二极管，普通二极管，还有一种用的比较少的SIC二极管，开关速度SIC二极管几乎为零，等于是没有反向恢复，开关辐射最小，并且损耗也最小，唯一的缺点就是价格昂贵，故很少用；其次就是肖特基二极管，正向压降低，反向恢复时间短，依次是快回复和普通二极管；需要在损耗和EMC之间折中；一般可采取改吸收以及套磁珠等措施整改EMC。

EMC之滤波器

EDA365电子论坛

滤波器的架构选择对滤波器的影响很重要，在不同场合，滤波器是根据阻抗匹配来达到滤波效果，大家可根据此图的原则参考选取如何滤波；比如最常用的输出整流桥后采用π型滤波以及输出端采用LC滤波器；

滤波器的材质对设计滤波电感也是至关重要，采用不同初始磁导率的材质会在不同频率段起作用，选错材质就完全失去应有的效果。

EMC之反激高频等效模型分析

EDA365电子论坛

先从最简单的模型理解EMC：

EMC的路径，当然空间辐射是跟环路有关，环路也是路径构造成的；分析出反激高频等效模型，帮助理解EMC形成的机理；我们的测试接收设备会从L,N端接收传导，为了减小接收的干扰，就必须让干扰通过地回路流通而不从L,N端口流向接收设备；这时候我们的EMI电感以及Y电容通过阻抗匹配就可以实现；另外原边的干扰可以通过原副边Y电容，变压器杂散电容以及大地耦合到副边，形成更多的回路；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通路径。