通过放置PCB元件改善电路板的EMI

在设计好电路结构和器件位置后，PCB的EMI控制对于整体设计就变得极为重要。 如何避免PCB在开关电源中的电磁干扰成为开发者非常关心的话题。 在本文中，我将介绍如何通过控制元件布局来控制EMI。

PCB元器件布局的实践证明，即使电路原理图设计正确，印制电路板设计不当，也会对电子设备的可靠性造成不利影响。 例如，印制板的两条平行细线靠得很近，会形成信号波形的延迟，在传输线末端形成反射噪声； 电源和地线考虑不当造成的干扰会降低产品的性能。 因此，在设计印制电路板时应采用正确的方法。

每个开关电源都有四个电流电路：

(1)电源开关交流电路；

(2)输出整流交流电路；

(3)输入信号源电流电路；

(4)输出负载电流电路。

输入电路通过近似直流电流对输入电容充电，滤波电容主要起宽带储能作用； 同样，输出滤波电容也用来储存输出整流器产生的高频能量，消除输出负载电路的直流能量。 因此，输入输出滤波电容的接线端非常重要。 输入和输出电流电路应仅从滤波电容器的端子连接到电源； 如果输入/输出电路与电源开关/整流电路之间的连线不能直接连接到电容的端子，交流能量将通过输入或输出滤波电容辐射到环境中。

电源开关的交流电路和整流器的交流电路中含有高幅值的梯形电流。 这些电流的谐波成分很高，其频率远大于开关的基频。 峰值幅度最高可达连续输入/输出直流电流幅度的 5 倍。 过渡时间通常约为 50ns。 这两个电路最容易产生电磁干扰，因此必须在电源中布线其他PCB印制线之前铺设这些交流电路。 每个电路的三个主要元件，滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器，应相邻放置，并调整元件位置，使它们之间的电流路径尽可能短。 建立开关电源布局的最佳方式与其电气设计类似。 最佳设计流程如下：

放置变压器

设计电源开关电流电路

输出整流器设计电流电路

连接到交流电源电路的控制电路

设计输入电流源电路和输入滤波器设计输出负载电路和输出滤波器根据电路的功能单元，电路各元件的布局应遵循以下原则：

(1)首先，考虑PCB尺寸。 PCB尺寸过大时，印制线路长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本增加； 太小则散热差，相邻线路易受干扰。 电路板的最佳形状为矩形，长宽比为3：2或4：3。 位于电路板边缘的元器件与电路板边缘的距离一般不小于2mm。

(2)放置器件时，要考虑以后的焊接，不要过于密集。

(3)以各功能电路的核心元器件为中心，围绕其进行布置。 元器件在PCB上排列均匀、有序、紧凑，尽量减少和缩短元器件之间的引线和连线，去耦电容尽量靠近元器件的VCC。

(4)对于高频工作的电路，应考虑元器件之间的分布参数。 对于一般电路，元器件尽量并联排列。 这样，不仅美观，而且易于组装和焊接，易于批量生产。

(5)按电路流向安排各功能电路单元的位置，使布局便于信号流向，信号尽量保持同一方向。

(6)布局的首要原则是保证布线的分布率，移动元器件时注意飞线的连接，将有布线关系的元器件放在一起。

(7)尽可能减小环路面积，抑制开关电源的辐射干扰

以上是一些通过PCB元器件的放置和布局来控制和抑制PCB中电磁干扰的方法。 这些步骤中的任何一个错误都可能导致产品的EMI不合格，因此有必要充分了解它们。 遇到此类问题的朋友可以收藏这篇文章作为资料储备。