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随着新能源智能网联技术的发展,汽车设计中不再是常规的12V系统,一方面380V等高压出现,另一方面在集成电路中1.3V等更低压出现。同时设计过程中电源芯片不再只使用LDO,Buck和Boost电源的使用增多。从而电源的emc设计显得越来越重要,本文将一某电源PCB板为例,分析电源PCB板设计中常见问题,希望抛砖引玉,为各位解决电源模块的EMC问题提供一些思路。+ A0 a6 y1 P# `4 R
设计问题:$ g {" z6 r! K! h/ W& D& N
某硬件工程师设计完成的电源板PCB,如下图所示。本板在进行EMC设计评审时发现存在大量的EMC问题和隐患,需要进行改版,否则将面临着极大的EMC风险。从这个layout各位能看出哪些问题呢?不妨在留言中写出来。
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, K9 U; L) h+ I3 H! y问题一 接口滤波器件离接口太远- g; L+ K$ _" E# T
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影响:如图所示,因为滤波电路离接口太远,经过滤波的电源信号可能受到PCB中其他信号的干扰,造成二次污染。另外一方面,外部进来的干扰因为没有经过端口的滤波,可能会直接影响PCB中的其他信号,产生抗干扰问题。* Y2 G6 s6 Q8 A, \7 n& K# t
问题二 接口滤波器件未垂直成列布置
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& g) j' J7 C- k) J5 k0 _影响:如图所示,因为接口滤波电路未垂直成列布置,比如第一路的电源已经经过滤波了,到了接口处应该是很干净的信号了,但是如上图所示的Layout,很有可能第二路的干扰又耦合到第一路了。
1 n. d" x' P# M2 A5 {1 a问题三 电源滤波器件未布置在一起- [: A% R: { \. V
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$ y$ W2 r3 \1 w( f3 e+ B0 n影响:电源滤波是组合拳,不是单靠某一个器件来实现的。为了达到很好的滤波效果,原理图设计时需要模块化,Layout设计时也需要模块化。0 @+ ]6 |+ K, d0 Z
问题四 开关电源输入输出回路太大
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影响:辐射干扰的产生一般是因为回路太大,电流无法快速的流回去,而通过辐射发射出去。在电源Layou设计时应尽量减小电源回路,较小对外干扰,同时回路小,也可以减小串扰的可能性。* R1 r) e- j4 `( z* x- g
设计思路:% w( C; N* V0 J, p6 e
对于开关电源板在PCB布线时,总的思路是控制好输入整流滤波环路、功率环路、输出整流环路、输出滤波环路的回路面积,环路要小,布线要短!
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5 @0 `% o8 f8 i) T整改设计:* W3 r- H4 s+ _4 J5 q. G/ X" J
优化后重新设计的PCB如下图。
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& _) R$ e- A( [EMC Layout设计要点
1 A$ @8 E- C3 t4 _8 h: M敏感信号远离大电流信号,特别是频率信号,且不要平行走线。
& j' [7 C" P: u/ S8 D电流回路走线尽量小。
8 [" D5 Q0 y+ X( `; Q, b模拟地、功率地需要分开,可以通过过孔或者星型点连在一起。" K b7 y# H6 Q
多路IC供电,可以并联单点接地,减少串扰。
+ m( p6 w+ B. J2 G* `6 z控制回路与功率回路分开。
. k4 x$ f. q7 Y# }去耦电容需要靠近IC电源Pin放置。' `! c& C3 a; i& F
电源做好多阶滤波,较小电容靠近芯片Pin。
( y* [& ?9 h- f/ \# ^" C h防反、钳位保护的器件靠近连接器放置。
3 t; B4 n- f# ~; N y做好高压地低压地的隔离设计。6 d' [- \ l$ q& P
注意安规走线的间距。
+ q" y$ i0 P3 }0 i对于高速信号还需要考虑电源阻抗、谐振、直流压降的影响。& K8 q! z7 c+ o9 h& K
[/ol]电源是EMC设计中的老大难问题,做好电源EMC设计非一朝一夕之功。只好在电路设计中做好滤波考虑,在Layout设计中处理好细节,才能做好EMC性能好的电源。
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6 h6 g# a: g; Y* M! p9 }7 `声明:文章来源头条造车侠Autopro。本号对所有原创、转载文章的陈述与观点均保持中立,推送文章仅供读者学习和交流。文章、图片等版权归原作者享有,如有侵权,联系删除。投稿/招聘/推广/宣传 请加微信:woniu26a推荐阅读▼
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