谈开关电源之PCB多层板 : 磁通对消法有效控制EMC

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谈开关电源之PCB多层板 : 磁通对消法有效控制EMC

来源：东莞市成良智能科技发布时间：2019-12-19 点击量：931

在开关电源之PCB的EMC设计考虑中，首先涉及的便是层的设置；单板的层数由开关电源、地的层数和信号层数组成；在产品的EMC设计中，除了元器件的选择和电路设计之外，良好的开关PCB设计也是一个非常重要的因素。

开关电源之PCB的EMC设计的关键，是尽可能减小回流面积，让回流路径按照我们设计的方向流动。而层的设计是PCB的基础，如何做好PCB层设计才能让PCB的EMC效果最优呢？
PCB层的设计思路：
开关电源之PCB叠层EMC规划与设计思路的核心就是合理规划信号回流路径，尽可能减小信号从单板镜像层的回流面积，使得磁通对消或最小化。
1、单板镜像层
镜像层是开关电源之PCB内部临近信号层的一层完整的敷铜平面层（电源层、接地层）。主要有以下作用：
（1）降低回流噪声：镜像层可以为信号层回流提供低阻抗路径，尤其在开关电源之电源分布系统中有大电流流动时，镜像层的作用更加明显。
（2）降低EMI：镜像层的存在减少了信号和回流形成的闭合环的面积，降低了EMI；
（3）降低串扰：有助于控制高速数字电路中信号走线之间的串扰问题，改变信号线距镜像层的高度，就可以控制信号线间串扰，高度越小，串扰越小；（4）阻抗控制，防止信号反射。
2、镜像层的选择
（1）电源、地平面都能用作参考平面，且对内部走线有一定的屏蔽作用；
（2）相对而言，电源平面具有较高的特性阻抗，与参考电平存在较大的电势差，同时开关电源平面上的高频干扰相对比较大；
（3）从屏蔽的角度，地平面一般均作了接地的处理，并作为基准电平参考点，其屏蔽效果远远优于开关电源平面；
（4）选择参考平面时，应优选地平面，次选开关电源平面。
磁通对消原理：
根据麦克斯韦方程，分立的带电体或电流，它们之间的一切电的及磁的作用都是通过它们之间的中间区域传递的，不论中间区域是真空还是实体物质。在开关电源之PCB中磁通总是在传输线中传播的，如果射频回流路径平行靠近其相应的信号路径，则回流路径上的磁通与信号路径上的磁通是方向相反的，这时它们相互叠加，则得到了通量对消的效果。

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