开关电源的PCB板中的EMC问题

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转——开关电源的PCB板中的EMC问题

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" j5 b! E2 X) D! a7 s; u/ `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；下面从二十二个方向给大家分享下PCB布板与EMC。 % f2 ^2 N0 _1 I( }  J2 `9 q5 ? 一、熟透电路方可从容进行PCB设计之EMI电路 ' w4 c6 J( \8 ~; ?) X& M # w) y2 H5 j$ X# o& W 上面的电路对EMC的影响可想而知，输入端的滤波器都在这里；防雷击的压敏；防止冲击电流的电阻  R102（配合继电器减小损耗）；关键的虑差模X电容以及和电感配合滤波的Y电容；还有对安规布板影  响的保险丝；这里的每一个器件都至关重要，要细细品味每一个器件的功能与作用。设计电路时就要考  虑的EMC严酷等级从容设计，比如设置几级滤波，Y电容数量的个数以及位置。压敏大小数量选择，都  与我们对EMC的需求密切相关，欢迎大家一起讨论看似简单其实每个元器件蕴含深刻道理的EMI电  路。 ' ^# ]0 }: J7 D/ b6 P6 t $ O" e; |7 O) D* p! j4 t二、电路与EMC：（最熟悉的反激主拓扑，看看电路中哪些关键地方蕴含了  EMC的机理） 4 c& D: M* U: T' N上图的电路中打圈几部分：对EMC影响非常重要（注意绿色部分不是的），比如辐射大家都知道电磁  场辐射是空间的，但基本的原理是磁通量的变化，磁通量涉及到磁场有效截面积，也就是电路中对应的  环路。电流可以产生磁场，产生的是稳定的磁场，不能向电场转化；但变化的电流产生变化的磁场，变  化的磁场是可以产生电场（其实这就是有名的麦克斯韦方程我用通俗语言来说），变化的电场同理可产  生磁场。所以一定要关注那些有开关状态的地方，那就是EMC源头之一，这里就是EMC源头之一(这里  说之一当然后续还会讲到其它方面）； 比如电路中虚线环路，是开关管开通和关断的环路，不仅设计  电路时开关速度可以调节对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，先提前了解下，后面再讲！ 三、PCB设计与EMC的关联 2 r& X9 L* f9 Q8 M5 P# G ' P1 L9 v$ T% |1.PCB环路对EMC的影响非常重要，比如反激主功率环路，如果太大的话辐射会很差。   2.滤波器走线效果，滤波器是用来滤去干扰的，但若是PCB走线不好的话，滤波器就可能失去应  该有的效果。   0 g, \+ o/ n) V3 s" |9 ^3.结构部分，散热器设计接地不好会影响，屏蔽版的接地等；   ! `( }# F, ?; @. O+ e( A$ d4.敏感部分与干扰源头过近，比如EMI电路与开关管很近，必然会导致EMC很差，需要有清晰的  隔离区域。   " [3 q  V' L' J- a5.RC吸收回路的走线。   % D& E- |' h# K0 W6.Y电容接地与走线，还有Y电容的位置也很关键等等！ # T* f3 i5 s0 U' x5 R* |6 I 等等。先想到这说这些，后续会具体讨论，先起个引子。  下面举一个小例子： 如上图中虚线框，X电容引脚走线做了内缩的处理，大家可以学习下，如何让电容引脚走线外挂（采用  挤电流走线）。这样X电容的滤波效果才能够达到最佳状态。 9 b( r$ r# e- @/ i( ^* W " A8 n1 b- d. @& ~' d四、PCB设计之准备事项：（准备充分了，方可设计步步稳健，避免设计推翻  重来） 大致有以下的一些方面，都是自己设计过程会去考虑，所有的内容跟别的教程无关，都是只是自己的经  验总结。 1.外观结构尺寸，包括定位孔，风道流向，输入输出插座，需要与客户系统匹配，还需要与客  户沟通装配上的问题，限高等等。   / ]4 a; E& i- s& G- r5 G/ K) x2.安规认证，产品做哪种认证，哪些地方做到基本绝缘爬电距离要留够，哪些地方做到加强绝  缘留够距离或开槽。   3.封装设计：有没有特殊期间，如定制件封装准备。 ) X# F  y( s& i+ f( }4.工艺路线选定：单面板双面板选择，或是多层板，根据原理图及板子尺寸，成本等综合评估。   5.客户的其他特殊要求。 结构工艺相对会更灵活，安规还是比较固定的部分，做什么认证，过什么安规标准，当然也有一些安规  是很多标准中通用的，但也有一些特殊产品比如医疗会比较严苛。  为了新入门工程师朋友们不至于眼花缭乱；  接下来列出些普遍产品通用的,下面是对于IEC60065总结出来的具体布板要求，针对安规需要牢记，碰  到具体产品要会针对性处理： $ U& F" h6 X3 \' z6 b" N' g2 |1.输入保险丝焊盘制件的距离安规要求大于3.0MM，实际布板按照3.5MM（简单说保险丝前按照  3.5MM爬电距离，之后按照3.0MM爬电距离）   + Z' O* n+ ~( z2.整流桥前后安规要求2.0MM，布板按照2.5MM。   3.整流后安规一般不做要求，但是高低压间根据实际电压大小留距离，习惯400V高压留2.0MM  以上。   4.初次级间安规要求6.4MM(电气间隙），爬电距离按照7.6MM为最佳。（注意这个跟实际输入  电压相关，需要查表具体计算，提供数据仅供参考，以实际场合为准）   5.初次级用冷地，热地标识清晰；L，N标识，输入AC INPUT标识，保险丝警告标识等等都需要  清晰标出。 大家对上面有疑问的，也可以讨论，互相学习！ 再次重申实际安规距离跟实际输入电压相关以及工作  环境有关，需要查表具体计算，提供数据仅供参考，以实际场合为准； , u6 u$ u( O# ^1 J0 l$ [

relchhiclty

学习了