你設(shè)計(jì)的PCB達(dá)標(biāo)了嗎？6個(gè)技巧教你解決EMI問題

板兒妹0517

電磁干擾（EMI）歷來是讓PCB設(shè)計(jì)工程師們頭疼的一個(gè)問題，它威脅著電子設(shè)備的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)PCB時(shí)，需要遵循一定的原則，使電路板的電磁干擾控制在一定的范圍內(nèi)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求和標(biāo)準(zhǔn)，提高電路的整體性能。

電磁干擾（EMI）
電磁干擾有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)把一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上的信號(hào)耦合（干擾）到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號(hào)耦合（干擾）到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，高頻信號(hào)線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源，能發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。
解決EMI問題的6個(gè)技巧
為了抑制電磁干擾，可采取如下措施：
1. 將PCB接地
降低EMI的一個(gè)重要途徑是設(shè)計(jì)PCB接地層。第一步是使PCB電路板總面積內(nèi)的接地面積盡可能大，這樣可以減少發(fā)射、串?dāng)_和噪聲。將每個(gè)元器件連接到接地點(diǎn)或接地層時(shí)必須特別小心，如果不這樣做，就不能充分利用可靠的接地層的中和效果。
一個(gè)特別復(fù)雜的PCB設(shè)計(jì)有幾個(gè)穩(wěn)定的電壓。理想情況下，每個(gè)參考電壓都有自己對(duì)應(yīng)的接地層。但是，如果接地層太多會(huì)增加PCB的制造成本，使價(jià)格過高。折衷的辦法是在三到五個(gè)不同的位置分別使用接地層，每一個(gè)接地層可包含多個(gè)接地部分。這樣不僅控制了電路板的制造成本，同時(shí)也降低了EMI和EMC。

2. 電源與地合理布線
PCB電源與地的布線是否合理是整個(gè)電路板減小電磁干擾的關(guān)鍵所在。電源線和地線的設(shè)計(jì)是PCB中不可忽視的問題，往往也是難度最大的一項(xiàng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：
a.增大走線的間距以減少電容耦合的串?dāng)_；
b.電源線和地線應(yīng)平行走線，以使分布電容達(dá)到最佳；
c.根據(jù)承載電流的大小，盡量加粗電源線和地線的寬度，減小環(huán)路電阻，同時(shí)使電源線和地線在各功能電路中的走向和信號(hào)的傳輸方向一致，這樣有助于提高抗干擾能力；
d.電源和地應(yīng)直接走線在各自的上方，從而減小感抗和使回路面積最小，盡量使地線走在電源線下面；
e.地線越粗越好，一般地線的寬度不小于3mm；
f.將地線構(gòu)成閉環(huán)路以縮小地線上的電位差值，提高抗干擾能力；
g.在多層板布線設(shè)計(jì)時(shí)，可將其中一層作為“全地平面”，這樣可以減少接地阻抗，同時(shí)又起到屏蔽作用。
3. 濾波
在電源線上和在信號(hào)線上都可以采取濾波來減小EMI，方法有三種：去耦電容、EMI濾波器、磁性元件。EMI濾波器如下圖所示。

▲濾波器的類型
4. 減小環(huán)路
每個(gè)環(huán)路都相當(dāng)于一個(gè)天線，因此我們需要盡量減小環(huán)路的數(shù)量，環(huán)路的面積以及環(huán)路的天線效應(yīng)。確保信號(hào)在任意的兩點(diǎn)上只有唯一的一條回路路徑，避免人為環(huán)路，盡量使用電源層。
5. 避免90°角
為降低EMI，應(yīng)避免走線、過孔及其它元器件形成90°角，因?yàn)橹苯菚?huì)產(chǎn)生輻射。在該角處電容會(huì)增加，特性阻抗也會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致反射，繼而引起EMI。 要避免90°角，走線應(yīng)至少以兩個(gè)45°角布線到拐角處。
6. 電纜和物理屏蔽
承載數(shù)字電路和模擬電流的電纜會(huì)產(chǎn)生寄生電容和電感，引起很多EMC相關(guān)問題。如果使用雙絞線電纜，則會(huì)保持較低的耦合水平，消除產(chǎn)生的磁場(chǎng)。對(duì)于高頻信號(hào)，必須使用屏蔽電纜，其正面和背面均接地，消除EMI干擾。
物理屏蔽是用金屬封裝包住整個(gè)或部分系統(tǒng)，防止EMI進(jìn)入PCB電路。這種屏蔽就像是封閉的接地導(dǎo)電容器，可減小天線環(huán)路尺寸并吸收EMI。
（圖文內(nèi)容整理自網(wǎng)絡(luò)）
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