过孔间距设定在不同情况下的理论分析
时间:10-02
整理:3721RD
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大家都知道,有些过孔间距应该越近越好,而有些过孔则相反,间距越大越好。现在我针对不同情况从理论上分析一下(高手请跳过:))。
先说明一点,不管怎么做我们目的只有一个:从EMC的角度考虑,尽量减少过孔的电感。
如果把过孔看作电感,那么这些电感的联接形式为并联(以下的电感与过孔同义)。
以两个过孔为例,
异侧并联时的等效电感:

同侧并联时的等效电感:

(以上公式和同侧并联、异侧并联的概念参考《电路基础》教材。)在过孔这种简单的情况下,也可以说过孔流有相同方向的电流为同侧并联,流有相反方向的电流为异侧并联。
1.
异侧并联:这种情况是非常常见的,而且是不可避免的。比如电容的两端的过孔,其电流方向正好相反。
为简化起见,我们假设过孔的电感相同,都为L,那么此时的等效电感为:

从上式可以看出,为了降低等效电感,在L固定的情况下,只有增加M,而主要手段就是使两个电感彼此接近。那么M会不会超过L呢,这是不可能的,M只能越来越接近L(原理很简单,电路书上都有自感和互感定义,用一句简单的话概括就是,耦合过来的磁链只占总磁链的一部分)。
2
同侧并联:这种情况一般都是为了改善EMC,比如在电容的同一端增加过孔数目。
为简化起见,我们假设过孔的电感相同,都为L,那么此时的等效电感为:

从上式可以看出,由于M<L,因此并联后的等效电感小于自感,但为了加强效果,M越小越好,因此使电感的距离越远越好(这个需要综合考虑,远到一定程度,会增加线条的电感,使效果变差)。
为了增加对比效果,我把一本书的一个图例拍了下来用于形象化(拍得很烂,具有立体感)

先说明一点,不管怎么做我们目的只有一个:从EMC的角度考虑,尽量减少过孔的电感。
如果把过孔看作电感,那么这些电感的联接形式为并联(以下的电感与过孔同义)。
以两个过孔为例,
异侧并联时的等效电感:

同侧并联时的等效电感:

(以上公式和同侧并联、异侧并联的概念参考《电路基础》教材。)在过孔这种简单的情况下,也可以说过孔流有相同方向的电流为同侧并联,流有相反方向的电流为异侧并联。
1.
异侧并联:这种情况是非常常见的,而且是不可避免的。比如电容的两端的过孔,其电流方向正好相反。
为简化起见,我们假设过孔的电感相同,都为L,那么此时的等效电感为:

从上式可以看出,为了降低等效电感,在L固定的情况下,只有增加M,而主要手段就是使两个电感彼此接近。那么M会不会超过L呢,这是不可能的,M只能越来越接近L(原理很简单,电路书上都有自感和互感定义,用一句简单的话概括就是,耦合过来的磁链只占总磁链的一部分)。
2
同侧并联:这种情况一般都是为了改善EMC,比如在电容的同一端增加过孔数目。
为简化起见,我们假设过孔的电感相同,都为L,那么此时的等效电感为:

从上式可以看出,由于M<L,因此并联后的等效电感小于自感,但为了加强效果,M越小越好,因此使电感的距离越远越好(这个需要综合考虑,远到一定程度,会增加线条的电感,使效果变差)。
为了增加对比效果,我把一本书的一个图例拍了下来用于形象化(拍得很烂,具有立体感)
请教: 过孔的电感和孔径大小有没有关系?
不太明白何为同侧并联及异侧并联。
过孔的寄生电感在高速的的数字电路中危害要大于寄生电容,会消弱旁路电容的作用。减弱整个电源系统的滤波效用。L=5.08H{in(4h/d)+1}, 其中,H是指过孔的长度;d指中心钻孔的直径。L指寄生电感值。所以从公式中可以看出孔径对寄生电感大小的影响了。
