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可调直流电源的layout与PCB之间的关联关系有哪些

来源:美端电气 ??发布时间:2018-12-10 14:24

可调直流电源的layOUT(出局)与PCB之间的关联关系有哪些?因为可调直流电源的开关特性,简单使得可调直流电源发生极大的电磁兼容方面的干扰,作为一个可调直流电源工程师、电磁兼容工程师,或则一个 PCB layout 工程师有必要了解电磁兼容问题的原因已经处理办法,特别是 layout 工程师,需求了解如何避免脏点的扩展,本文首要先容了可调直流电源 PCB 规划的要害。

layout与PCB的29个基本联系
1、几个基本原理:任何导线都是有阻抗的;电流(Electron flow)总是主动选择阻抗最小的途径;辐射强度(strength)和电流、频率、回路面积有关;共模干扰和大 dv/dt 信号对地互容有关;下降(descend) EMI 和增强抗干扰才能的原理是相似的。电池容量测试仪是专门针对蓄电池组进行核对性放电实验、容量测试、电池组日常维护、工程验收以及其它直流电源带载能力的测试而设计。采用最新的无线通讯技术,通过PC机监控App可对蓄电池放电过程进行实时监测,监控每节电池的放电过程。
2、布局要按可调直流电源、模仿、高速数字及各功能块进行分区。蓄电池智能活化仪具有三种独立的使用方式:电池放电方式,电池充电方式和电池活化方式。可以针对不同落后电池的实际情况,对落后电池进行容量试验,智能式 充电,或设置多个循环周期作循环多次请充放电,以激化电池极板失效的活性物质使电池活化,提升落后电池的容量。
3、尽量减小大 di/dt 回路面积,减小大 dv/dt 信号线长度(或面积,宽度也不宜太宽,走线面积增大使分布电容增大,一般的做法是:走线的宽度尽量大,但要去掉剩余的部分),并尽量走直线,下降其隐含围住区域,以减小辐射。
4、理性串扰首要由大 di/dt 环路(环形天线(说明:一种变换器)),感应强度(strength)和互感成正比,所以减小和这些信号的互感(首要途径是减小环路面积、增大间隔)比较要害;容性串扰首要由大 dv/dt 信号发生,感应强度和互容成正比,一切减小和这些信号的互容(首要途径是减小耦合(Coupling)有用面积、增大间隔,互容随间隔的增大下降较快)比较要害。
5、尽量运用环路抵消的准则来布线,进一步下降大 di/dt 回路的面积,如图 1 所示(相似双绞线运用环路抵消原理进步抗干扰才能,增大传输间隔):
 
图 1 ,环路抵消( boost 电路(Electric circuit)的续流环)
6、下降(descend)环路面积不只下降了辐射,一起还下降了环路电感,使电路功能更佳。
7、下降环路面积要求大家准确规划各走线的回流途径。
8、当多个 PCB 经过接插件进行衔(xián)接时,也需求考虑使环路面积到最小,尤其是大 di/dt 信号、高频信号或灵敏信号。蓄电池组负载测试仪功耗部分采用新型PTC陶瓷电阻作为放电负载,完全避免了红热现象,安全可靠无污染。整机由微处理器控制,液晶显示、中文菜单。外观设计新颖,体积小、重量轻、移动方便。各种放电参数设定完成后,自动完成整个恒流放电过程。完全实现智能化。使整个放电过程更安全。最好一个信号线对应一条地线,两条线尽量挨近,必要时能够用双绞线进行衔接(双绞线每一圈的长度对应于噪声半波长的整数倍)。如果大家翻开电脑机箱,就能够看到主板到前面板 USB 接口就是用双绞线进行衔接,可见双绞线衔接关于抗干扰和下降辐射的重要性。
9、关于数据(data)排线,尽量在排线中多组织一些地线(别称:避雷线),并使这些地线均匀分布在排线中,这样能够有用下降环路面积。
10、有些板间衔(xián)接线虽然是低频信号,但因为这些低频信号中含有很多的高频噪声(经过传导和辐射),如果没有处理好,也很简单将这些噪声辐射出去。蓄电池综合测试仪不需放电准确测量内阻和估算容量,提前发现落后电池,确保电池组供电系统安全运行,并引导蓄电池组在正确的参数下运行,延长蓄电池的使用寿命,对异常状况进行报警。
11、布线时首要考虑大电流(Electron flow)走线和简单发生辐射的走线。
12、可调直流电源(power supply)一般有 4 个电流环:输入、输出、开关、续流,(如图 2 )。其间输入、输出两个电流环几乎为直流,几乎不发生 emi ,但简单受干扰;开关、续流两个电流环有较大的 di/dt ,需求留意。
 
图 2 , Buck 电路的电流环
13、mos ( igbt )管的栅极驱动电路(DC)一般也含有较大的 di/dt 。
14、在大电流、高频(Induction Heating)高压回路内部不要放置小信号回路,如操控、模仿电路,以避免遭到干扰。
15、减小易受干扰(灵敏)信号回路面积和走线长度,以减小干扰。
16、小信号走线远离大 dv/dt 信号线(比方开关管的 C 极或 D 极,缓冲 (snubber) 和钳位网络),以下降(descend)耦合,可在中心铺地(或可调直流电源,总归是常电位信号)进一步下降耦合,铺地和地平面要杰出接触。小信号走线一起也要尽量远离大 di/dt 的信号线,避免理性串扰。小信号走线最好不要走到大 dv/dt 信号的下方。小信号走线反面如果能够铺地(同性质地),也能下降耦合到的噪声信号。
17、比较好的做法是,在这些大 dv/dt 、 di/dt 信号走线(包含开关器材的 C/D 极、开关管散热(radiating)器)的周围和反面铺地,将上下两层铺地用过孔衔接,并将此地用低阻抗走线接到公共接地点(一般为开关管的 E/S 极,或取样电阻)。这样能够减小辐射 EMI 。要留意,小信号地必定不能接到此屏蔽地上,否则会引进较大干扰。大 dv/dt 走线一般会经过互容将干扰耦合到散热器及附近的地,最好将开关管散热器接到屏蔽地上,选用表贴开关器材也会下降互容,然后下降耦合。
18、易发生干扰的走线最好不要运用过孔,它会经过过孔干扰过孔所穿过的一切层。
19、屏蔽能够下降(descend)辐射 EMI ,但因为增大了对地的电容,会使传导 EMI (共模,或非本征差模)有所增大,不过只需屏蔽层接地妥当,不会增大很多。实践规划中可权衡考虑。
20、要避免共阻抗干扰,选用一点接地,可调直流电源(power supply)从一点引出。
21、可调直流电源(power supply)一般有三种田:输入可调直流电源大电流(Electron flow)地、输出可调直流电源大电流地、小信号操控地,地的衔接办法见如下示意图:
 
22、接地时首要应先判别地的性质,再进行衔接。采样及差错放大的地一般应当接到输出电容的负极,采样信号一般应从输出电容的正极取出,小信号操控地和驱动地一般要分别接到开关管的 E/S 极或取样电阻上,避免共阻抗干扰。一般 IC 的操控地和驱动地不独自引出,此时取样电阻到上述地的引线阻抗有必要尽量小,最大程度减小共阻抗干扰,进步电流(Electron flow)采样的精度。
23输出电压采样网络(Network)最好挨近差错放大器,而不是挨近输出端,这是因为低阻抗信号比高阻抗信号更不简单遭到干扰,采样走线对要尽量彼此挨近以减小拾取到的噪声。
24、布局留意电感要远离,并彼此笔直,以减小互感,尤其是储能电感和滤波电感。
25、布局留意高频电容和低频电容并联运用时,高频电容挨近运用者。蓄电池容量测试仪可以针对不同落后电池的实际情况,对落后电池进行容量试验,低压恒流充电,或设置多个循环周期对最小容量的电池作循环多次充放电,以激化电池极板失效的活性物质使电池活化,提升落后电池的容量。
26、低频干扰一般为差模( 1M 以下),高频干扰一般为共模,一般经过辐射耦合。
27、如果高频(Induction Heating)信号被耦合到输入引线,很简单构成 EMI (共模),可在输入引线挨近可调直流电源处套一个磁环(环状的导磁体),如果 EMI 下降就标明存在此问题。处理(processing)此问题的办法是,下降耦合或下降电路(Electric circuit)的 EMI 。如果高频噪声没有被过滤洁净而传导到输入引线,也会构成 EMI (差模),此时套磁环不能处理问题,在输入引线挨近可调直流电源处串两个高频电感(对称(symmetry)),如果 EMI 下降就标明存在此问题。处理此问题的办法是改善滤波,或选用缓冲、钳位等手法减小高频噪声的发生。
28、差模和共模电流的丈量:
 
29、EMI 滤波器要尽量挨近进线,进线的走线要尽量短,尽量减小 EMI 滤波器前后级的耦合。进线最好用机壳地进行屏蔽(办法如上所述)。输出 EMI 滤波器也要作相似处理。尽量摆开进线和高 dv/dt 信号走线的间隔,在布局上要加以考虑。 

  

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