PCB中电磁兼容性设计
流器应尽可能靠近变压器放置,以使其导线长度最校
8)尽可能靠近整流二极管放置调压元件和滤波电容器。
9)印制板按频率和电流开关特性分区,噪声元件与非噪声元件之间的距离要再远一些。
10)对噪声敏感的布线不要与大电流,高速开关线平行。
11)元件布局还要特别注意散热问题,对于大功率电路,应该将那些发热元件如功率管、变压器等尽量靠边分散布局放置,便于热量散发,不要集中在一个地方,也不要高电容太近以免使电解液过早老化。
2.2 PCB的布线
一个PCB的构成是在垂直叠层上使用了一系列的层压、走线和预浸处理的多层结构。在多层PCB中,为了方便调试,会把信号线布在最外层。
在高频情况下,印刷线路板上的走线、过孔、电阻、电容、接插件的分布电感与分布电容等不可忽略。电阻会产生对高频信号的反射和吸收。走线的分布电容也会起作用。当走线长度大于噪声频率相应波长的1/20时,就产生天线效应,噪声通过走线向外发射。
印刷线路板的导线连接大多通过过孔完成。一个过孔可带来约0.5 pF的分布电容,减少过孔数能显著提高速度。
一个集成电路本身的封装材料引入2~6 pF电容。一个线路板上的接插件,有520 nH的分布电感。一个双列直插的24引脚集成电路插座,引入4~18 nH的分布电感。
避免PCB布线分布参数影响而应该遵循的一般要求:
1)增大走线的间距以减少电容耦合的串扰。
2)双面板布线时,两面的导线宜相互垂直、斜交、或弯曲走线,避免相互平行,以减小寄生耦合;作为电路的输入及输出用的印制导线应尽量避兔相邻平行,以免发生回授,在这些导线之间最好加接地线。
3)将敏感的高频线布在远离高噪声电源线的地方以减少相互之间的耦合;高频数字电路走线细一些、短一些。
4)加宽电源线和地线以减少电源线和地线的阻抗。
5)尽量使用45°折线而不用90°折线布线以减小高频信号对外的发射和耦合。
6)地址线或者数据线,走线长度差异不要太大,否则短线部分要人为走弯线作补偿。
7)大电流信号、高电压信号与小信号之间应该注意隔离(隔离距离与要承受的耐压有关,通常情况下在2 kV时板上要距离2 mm,在此之上以比例算还要加大,例如若要承受3 kV的耐压测试,则高低压线路之间的距离应在3.5 mm以上,许多情况下为避免爬电,还在印制线路板上的高低压之间开槽)。
3 PCB中的电路设计
在设计电子线路时,比较多考虑的是产品的实际性能,而不会太多考虑产品的电磁兼容特性和电磁干扰的抑制及电磁抗干扰特性。在利用电路原理图进行 PCB的排版时为达到电磁兼容的目的,必须采取必要的措施,即在其电路原理图的基础上增加必要的附加电路,以提高其产品的电磁兼容性能。实际PCB设计中 可采用以下电路措施:
1)可用在PCB走线上串接一个电阻的办法,降低控制信号线上下沿跳变速率。
2)尽量为继电器等提供某种形式的阻尼(高频电容、反向二极管等)。
3)对进入印制板的信号要加滤波,从高噪声区到低噪声区的信号也要加滤波,同时用串终端电阻的办法,减小信号反射。
4)MCU无用端要通过相应的匹配电阻接电源或接地,或定义成输出端。集成电路上该接电源、地的端都要接,不要悬空。
5)闲置不用的门电路输入端不要悬空,而是通过相应的匹配电阻接电源或接地。闲置不用的运放正输入端接地,负输入端接输出端。
6)为每个集成电路设一个高频去耦电容。每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容。
7)用大容量的钽电容或聚酯电容而不用电解电容作电路板上的充放电储能电容。使用管状电容时,外壳要接地。
4 结论
随着科技的日益发展,各种电子设备的小型化、智能化,已成为主流趋势。同时,电子产品或设备运行的环境也会越来越复杂,抗干扰技术和电磁兼容技术也要求不断发展和成熟。
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