提升EMI性能的PCB布局优化及线路板变形的危害

电源设计通常在系统中使用一些DC/DC降压变换器来为多个电源轨提供支持。然而，在选择这些类型的降压转换器时需要考虑几个因素。例如，一方面需要为系统/主机单元选择高开关频率DC/DC变换器(工作频率高于2 MHz)，以避免干扰无线电AM频段;另一方面，还需要通过选择相对较小的电感器来减小解决方案尺寸。此外，高开关频率DC/DC降压变换器还可以帮助减少输入电流纹波，从而优化输入电磁干扰(EMI)滤波器的尺寸。

 

EMI的产生是由于电磁干扰源通过耦合路径将能量传递给敏感系统造成的。它包括经由导线或公共地线的传导、通过空间辐射或通过近场耦合三种基本形式。然而符合所要求的EMI标准,对于DC/DC降压转换器的EMI性能提升，PCB布局至关重要。而要获得良好的EMI性能，优化大电流功率回路，减小寄生参数对于环路的影响是关键。传导EMI被分为差模和共模两种类型，差模噪声源自电流变化率(di/dt)，而共模噪声则源自电压变化率(dv/dt)。而无论是di/dt还是dv/dt, EMI性能的关键点在于如何尽量减小寄生电感。大多数设计人员都知道如何尽量减小高频回路中Lp1、Lp3、Lp4和Lp5的寄生电感，但忽略了Lp2和Lp6。对于两种不同的布局U型和I型，U型布局的Lp2和Lp6上的寄生电感相较于I型布局更小。在U型布局中，减小开关管Q1导通时的功率回路也将有助于提高EMI性能。

 

为了验证布局，测量EMI数据显得至关重要。对一个两路输出的变换器传导EMI进行了对比。该电路采用移相控制，减小输入电流纹波，从而优化输入滤波器。从测试结果可以看出，U型布局的EMI性能优于I型布局的EMI性能，尤其是在高频的部分。加入EMI滤波器可以有效地提高EMI性能。其中包括一个共模(CM)滤波器和一个差模(DM)滤波器。一般来说，差模滤波器的噪声小于30MHz，共模滤波器的噪声范围为30MHz至100MHz。两个滤波器都会影响EMI需要限制的整个频段。

 

PCB线路板变形的危害，在自动化表面贴装线上，电路板若不平整，会引起定位不准，元器件无法插装或贴装到板子的孔和表面贴装焊盘上，甚至会撞坏自动插装机。装上元器件的电路板焊接后发生弯曲，元件脚很难剪平整齐。板子也无法装到机箱或机内的插座上，。目前的表面贴装技术正在朝着高精度、高速度、智能化方向发展，这就对做为各种元器件家园的PCB板提出了更高的平整度要求。在IPC标准中特别指出带有表面贴装器件的PCB板允许的最大变形量为0.75%，没有表面贴装的PCB板允许的最大变形量为1.5%。