开关电源的PCB布局及EMI滤波器设计(14)
发布时间:2021-06-05
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工程师和学术研究者逐渐意识到PCB布局和设计的重要性,文献【17】提出了增加PCB的宽度可以减小带有地平面的多层PCB板的辐射干扰,但是只增加PCB的宽度而不改变其长度,辐射干扰减小甚微。文献[18】提出了减小信号回路和地平面的距离可以削弱PCB板产生的辐射,同时还可以通过在PCB板上放置像平面使其与地平面的外围相连的方法减小辐射干扰。文献【19】提出了通过对准静态场的分析来辅助设计PCB布局的方法,根据干扰电场的分布图来确定导线的放置位置,依据耦合系数来不断调整导线的大小、方向以及形状。文献【20】提出了通过减小动态节点寄生电容来优化PCB优化设计,但该思路只能用于布线规则且结构简单的电路。文献【21】研究了解耦电容和MOS管组成环路的面积大小对电磁干扰的影响并提出减小动态节点的铺铜面积可以抑制EMI。文献【22】为高速PCB电磁兼容设计提供了新的分析方法,其利用解析解表示地面轨迹的线路阻抗和耦合系数,只要满足一定的匹配关系就能减小线路之间的耦合。
虽然在PCB板布线时有一些规律可循,但是由于缺乏有效分析电磁干扰的手段,在实际布线过程中往往也采用尝试一纠错一再尝试的设计方法,这种方法不但延长了项目研究周期,更使项目成本大大提高。因此现在人们常用计算机辅助设计(CAD)来指导PCB电磁干扰的预测和设计,其基本方法就是首先建立传导干扰的EMI模型,通过仿真软件预测电磁干扰的大小,若干扰超出规定限制就重新设计PCB板的布局,这样在硬件平台中的尝试性设计方法就转移到了软件平台中,但是在仿真软件的建模中,与实际电路存在一定误差,不能很精确地反映实际高频电路的性能。
1.4EMI滤波器设计的研究现状
EMI滤波器是抑制电磁干扰最有效的手段之一,已经被广泛应用。现有对EMI滤波器设计方法的的研究主要为以下方面:文献【231最早提出了开关电源的电源线滤波器的设计,思路为首先测试开关电源的差模干扰和共模干扰,然后与EMI标准限制进行比较,得到差模和共模干扰应需要的衰减量,最后选择滤波器结构及参数。但是该方法的缺点是在对EMI滤波器进行设计的过程中,要根据所需要的衰减量进行预测分析,倘若没有达到预期效果,必须重复上述步骤对EMI滤波器进行重新设计,这样的设计过程会花费很多的时间。在后期的文献【24】中提出了一种快速简洁的滤波器设计方法,在设计二阶滤波器的过程中
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