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電源板PCB EMC評審不過,老師傅說存在大量的EMC問題和隱患

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發(fā)表于 2024-8-17 10:35:00 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |正序?yàn)g覽 |閱讀模式
7 o& `, U9 N! [$ T4 u8 f6 S% V
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( v# h- c, A! u6 l
0 C, d0 S- Q) ]: P
' }- W- U1 O+ [' {. |: b隨著新能源智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的發(fā)展,汽車設(shè)計(jì)中不再是常規(guī)的12V系統(tǒng),一方面380V等高壓出現(xiàn),另一方面在集成電路中1.3V等更低壓出現(xiàn)。同時(shí)設(shè)計(jì)過程中電源芯片不再只使用LDO,Buck和Boost電源的使用增多。從而電源的emc設(shè)計(jì)顯得越來越重要,本文將一某電源PCB板為例,分析電源PCB板設(shè)計(jì)中常見問題,希望拋磚引玉,為各位解決電源模塊的EMC問題提供一些思路。9 e1 y" P" o! n# W0 ^7 J: h
設(shè)計(jì)問題:# y6 ^' ]/ z+ S9 I6 {* }( K0 `
某硬件工程師設(shè)計(jì)完成的電源板PCB,如下圖所示。本板在進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)評審時(shí)發(fā)現(xiàn)存在大量的EMC問題和隱患,需要進(jìn)行改版,否則將面臨著極大的EMC風(fēng)險(xiǎn)。從這個(gè)layout各位能看出哪些問題呢?不妨在留言中寫出來。) J) L$ A& N3 B
" ]' w" l! d( E9 }/ e
問題一 接口濾波器件離接口太遠(yuǎn)0 T, ~  |& t: n% y8 R
( x) x6 a; j% c2 N9 v
影響:如圖所示,因?yàn)闉V波電路離接口太遠(yuǎn),經(jīng)過濾波的電源信號可能受到PCB中其他信號的干擾,造成二次污染。另外一方面,外部進(jìn)來的干擾因?yàn)闆]有經(jīng)過端口的濾波,可能會(huì)直接影響PCB中的其他信號,產(chǎn)生抗干擾問題。( y# Y- w% U  x9 @7 P( V
問題二 接口濾波器件未垂直成列布置
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. b- V0 Q* D, @& ^- j影響:如圖所示,因?yàn)榻涌跒V波電路未垂直成列布置,比如第一路的電源已經(jīng)經(jīng)過濾波了,到了接口處應(yīng)該是很干凈的信號了,但是如上圖所示的Layout,很有可能第二路的干擾又耦合到第一路了。8 E5 E. L- E9 X
問題三 電源濾波器件未布置在一起
. {/ k/ x4 ?% [) w( `3 [ 5 r, x. l5 R' ]. v% }
影響:電源濾波是組合拳,不是單靠某一個(gè)器件來實(shí)現(xiàn)的。為了達(dá)到很好的濾波效果,原理圖設(shè)計(jì)時(shí)需要模塊化,Layout設(shè)計(jì)時(shí)也需要模塊化。. w$ q: l; Y3 Q% z, K% v, e3 G
問題四 開關(guān)電源輸入輸出回路太大
0 l. M7 T+ c; }1 j- E 5 _, P; x2 I) H
影響:輻射干擾的產(chǎn)生一般是因?yàn)榛芈诽,電流無法快速的流回去,而通過輻射發(fā)射出去。在電源Layou設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減小電源回路,較小對外干擾,同時(shí)回路小,也可以減小串?dāng)_的可能性。
: ]$ I, Z/ T5 ]設(shè)計(jì)思路:, l: F: d5 r6 s9 \( u9 i
對于開關(guān)電源板在PCB布線時(shí),總的思路是控制好輸入整流濾波環(huán)路、功率環(huán)路、輸出整流環(huán)路、輸出濾波環(huán)路的回路面積,環(huán)路要小,布線要短!
1 E( d, Z! |5 [; \# m: A& A4 l
4 d1 q6 L8 ^( a& ?# g% ]整改設(shè)計(jì):! S; Z- i+ I3 |  V8 f
優(yōu)化后重新設(shè)計(jì)的PCB如下圖。8 r  Y6 a% ^7 p+ c9 v

" L) j# {: D: `1 REMC Layout設(shè)計(jì)要點(diǎn)
& v; k6 c( L8 r4 Z敏感信號遠(yuǎn)離大電流信號,特別是頻率信號,且不要平行走線。
3 m! F! V# l4 M9 i# v( E電流回路走線盡量小。
& |& ]" A+ ]* l( C- P0 ~6 J模擬地、功率地需要分開,可以通過過孔或者星型點(diǎn)連在一起。
7 q" r/ b7 V% i& t% Y+ x) |8 w多路IC供電,可以并聯(lián)單點(diǎn)接地,減少串?dāng)_。
; ^8 g( Q# f! O控制回路與功率回路分開。
% J" z; a# i7 S, w4 P去耦電容需要靠近IC電源Pin放置。, P4 Q% U. L" B9 y
電源做好多階濾波,較小電容靠近芯片Pin。% n1 q5 q! f, |* o
防反、鉗位保護(hù)的器件靠近連接器放置。
# |& [. h- ], n( U) G4 Y3 ?做好高壓地低壓地的隔離設(shè)計(jì)。4 o& j' g! k5 k8 E0 I
注意安規(guī)走線的間距。
1 E5 z& x6 v+ Z; b4 x對于高速信號還需要考慮電源阻抗、諧振、直流壓降的影響。7 ~! E5 R0 [( B$ M2 z
[/ol]電源是EMC設(shè)計(jì)中的老大難問題,做好電源EMC設(shè)計(jì)非一朝一夕之功。只好在電路設(shè)計(jì)中做好濾波考慮,在Layout設(shè)計(jì)中處理好細(xì)節(jié),才能做好EMC性能好的電源。
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6 ^- y" B- y* S2 E; }2 ]聲明:  d' h  @/ H; H4 Y; u" @
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