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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 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
! w% J: x- r: y
點擊上方名片關(guān)注了解更多6 e: R  h. o5 K) K  c8 A" g+ P1 _

* M. j; ]' J5 g3 ^0 c9 V& ^
3 M; j. h: y% P4 D. d. U隨著新能源智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的發(fā)展,汽車設(shè)計中不再是常規(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)。同時設(shè)計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。! F! R/ \8 g& v; C: ~% P! J
設(shè)計問題:7 a5 u; k' @0 n, @
某硬件工程師設(shè)計完成的電源板PCB,如下圖所示。本板在進行EMC設(shè)計評審時發(fā)現(xiàn)存在大量的EMC問題和隱患,需要進行改版,否則將面臨著極大的EMC風險。從這個layout各位能看出哪些問題呢?不妨在留言中寫出來。/ U  u4 H' z$ e0 c" `, a0 R
& m) ^/ {8 [4 x1 ]2 U3 G" k: B
問題一 接口濾波器件離接口太遠
9 W. X: G9 }- K6 M
% S5 S+ `' o+ w影響:如圖所示,因為濾波電路離接口太遠,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,外部進來的干擾因為沒有經(jīng)過端口的濾波,可能會直接影響PCB中的其他信號,產(chǎn)生抗干擾問題。7 q  }! D5 p# [- H& V% l
問題二 接口濾波器件未垂直成列布置$ B9 l0 O3 V& E; c+ i" `% }' a
3 y( ]/ c8 f% L9 t
影響:如圖所示,因為接口濾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。4 ^' B' F: A0 j7 D2 q, T! w
問題三 電源濾波器件未布置在一起+ D$ q4 J3 ?# e0 Q6 g$ t; E: ^/ l
; ?& h) j$ G; q$ d$ {3 C
影響:電源濾波是組合拳,不是單靠某一個器件來實現(xiàn)的。為了達到很好的濾波效果,原理圖設(shè)計時需要模塊化,Layout設(shè)計時也需要模塊化。  J0 `+ o3 S1 ~" t
問題四 開關(guān)電源輸入輸出回路太大
) {8 H; g. z9 Q# _# R3 {) ^5 L
0 T+ {- h; u2 I+ Z  |& {- |5 E: d1 y4 [5 X影響:輻射干擾的產(chǎn)生一般是因為回路太大,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)計時應(yīng)盡量減小電源回路,較小對外干擾,同時回路小,也可以減小串擾的可能性。
1 j+ a8 P1 p7 S7 q6 h0 R設(shè)計思路:. \* ]; N; b! B) l6 t! C
對于開關(guān)電源板在PCB布線時,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!
+ ^7 p9 f4 ^0 I+ ~0 ^
9 _8 A  G# @1 k# M整改設(shè)計:
* e4 N  o# s% j( q優(yōu)化后重新設(shè)計的PCB如下圖。/ Z/ p' O8 ]7 S- F  y  D/ l+ o# C" E

# F; n; Q  O4 i6 J1 VEMC Layout設(shè)計要點
* _4 e: X9 t( Y2 l' h5 x* `敏感信號遠離大電流信號,特別是頻率信號,且不要平行走線。
+ q2 A/ G8 D$ r# \  G! C( }5 a電流回路走線盡量小。$ h! }8 V* W. M- Z3 a6 K
模擬地、功率地需要分開,可以通過過孔或者星型點連在一起。
6 H( T. R9 w" E) ?/ d, A多路IC供電,可以并聯(lián)單點接地,減少串擾。# Q( [8 ]- W0 c+ I
控制回路與功率回路分開。
* K7 D2 l- K" Z8 D8 @8 y) l去耦電容需要靠近IC電源Pin放置。* J0 w+ Q5 Z" ?3 l
電源做好多階濾波,較小電容靠近芯片Pin。
1 X  v: J% X' h* }1 v防反、鉗位保護的器件靠近連接器放置。( z) o5 f' j2 n! M( s( m6 l; r
做好高壓地低壓地的隔離設(shè)計。
; D7 t$ y( o' }6 H注意安規(guī)走線的間距。
: X' G! e- q# E$ g4 Z1 h對于高速信號還需要考慮電源阻抗、諧振、直流壓降的影響。
/ t+ ]: Q9 U3 \! Z0 P[/ol]電源是EMC設(shè)計中的老大難問題,做好電源EMC設(shè)計非一朝一夕之功。只好在電路設(shè)計中做好濾波考慮,在Layout設(shè)計中處理好細節(jié),才能做好EMC性能好的電源。( f& j, W6 s" G  t" H4 g7 a

4 y7 s. K3 s& r
! n9 X0 d: ]3 F& r5 Q; A聲明:# q8 [. O% A! F, ?
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