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元件布局与PCB布线方法介绍

   文章来源:http://www.pcbodm.com  发布时间:2012-10-15  访问量:1408

  开关电源的辐射干扰与电流通路中的电流大小、通路的环路面积、以及电流频率平方的乘积成正比,即辐射干扰E∞IAf2。运用这一关系的前提是通路尺寸远小于频率的波长。
  上述关系式表明减小通路面积是减小辐射干扰的关键。就是说开关电源的元器件彼此要繁密排列。在初级电路中,要求输人端电容、晶体管和变压器彼此靠近,而且布线紧凑;在次级电路中,要求二极管、变压器和输出端电容彼此贴近。
  在印制电路板设计时,应尽量将相互关联的元器件摆放在一起,以避免因元器件离得太远而造成印制线过长所带来的干扰;再者,将输人信号和输出信号尽量放置在引线端口附近,以避免因耦合路径而产生的干扰。在印制板上,将正、负载流导线分别紧靠布在印制板的两面,并设法使之保持平行,因为平行紧靠的正、负载流导体所产生的外部磁场是趋向于相互抵消的。实践证明,印制板的元器件布置和布线设计对开关电源EMC性能有极大的影响,在高频开关电源中,由于印制板上既有电平为±5~±15V的小信号控制线,又有高压电源母线,同时还有一些高频功率开关,磁性元件,如何在印制板有限的空间内合理地安排元器件位置,将直接影响到电路中各元器件自身的抗干扰性和电路工作的可靠性。另外,切记两条印制信号线平行布线。如果平行布线无法避免,可以通过以下的方法来补救:
  (1)在两条信号线之间加一条地线,以起屏蔽作用;
  (2)尽量拉开两条平行信号线之间的距离,以降低两线之间电磁场的影响;
  (3)使两条平行的信号线流过的电流方向相反。
  布线之间的电磁耦合是通过电场和磁场进行的,因此在布线时,应注意对电场与磁场耦合的抑制。对电场的抑制方法如下:
  (1)尽量增大线间的距离,使电容耦合为最小;
  (2)采用静电屏蔽,屏蔽层要接地;
  (3)降低敏感线路的输人阻抗。
  对磁场的抑制方法如下:
  (1)减小干扰源和敏感电路的环路面积;
  (2)增大线问的距离,使耦合干扰源与敏感电路之间的互感尽可能小;
  (3)最好使干扰源与敏感电路呈直佃布线,以便大大降低线路之间的耦合。
  另外,通过分析印制导线的特性阻抗,来选取印制导线的放置方式、长度、宽度及布局方式。单根导线的特性阻抗由直流电阻R和自感L组成,印制线J越短,直流电阻R就越小;同时增加印制线的宽度和厚度也可以降低直流电阻R。印制线长度J越短,自感L就越小,而且增加印制线的宽度乙也可以降低自感L。而多根印制线的特性阻抗除了由直流电阻R和自感L组成之外9还有互感M的影响,互感M除了受印制线的长度和宽度的影响之外,印制线之间的距离也起着重要的作用,增大两线的间距可以减少互感。针对以上现象,在设计印制电路板时,应尽量降低电源线和地线的阻抗,因为电源线、地线和其他印制线都有电感,当电源电流变化较大时,将会产生较大的压降,而地线压降是形成公共阻抗干扰的重要因素,所以应尽量缩短地线,也可以尽量加粗电源线和地线线条。在双面印制板设计中,除了尽可能地加粗电源线和地线线条之外,还应在地线和电源线之间安装高频特性好的去耦电容。

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