開關(guān)電源的輻射干擾與電流通路中的電流大小、通路的環(huán)路面積、以及電流頻率平方的乘積成正比,即輻射干擾E∞IAf2。運用這一關(guān)系的前提是通路尺寸遠小于頻率的波長。
上述關(guān)系式表明減小通路面積是減小輻射干擾的關(guān)鍵。就是說開關(guān)電源的元器件彼此要繁密排列。在初級電路中,要求輸人端電容、晶體管和變壓器彼此靠近,而且布線緊湊;在次級電路中,要求二極管、變壓器和輸出端電容彼此貼近。
在設(shè)計印制電路板時,應(yīng)盡量將相互關(guān)聯(lián)的元器件擺放在一起,以避免因元器件離得太遠而造成印制線過長所帶來的干擾;再者,將輸人信號和輸出信號盡量放置在引線端口附近,以避免因耦合路徑而產(chǎn)生的干擾。
在印制板上,將正、負載流導(dǎo)線分別緊靠布在印制板的兩面,并設(shè)法使之保持平行,因為平行緊靠的正、負載流導(dǎo)體所產(chǎn)生的外部磁場是趨向于相互抵消的。
實踐證明,印制板的元器件布置和布線設(shè)計對開關(guān)電源EMC性能有極大的影響,在高頻開關(guān)電源中,由于印制板上既有電平為±5~±15V的小信號控制線,又有高壓電源母線,同時還有一些高頻功率開關(guān),磁性元件,如何在印制板有限的空間內(nèi)合理地安排元器件位置,將直接影響到電路中各元器件自身的抗干擾性和電路工作的可靠性。
另外,切記兩條印制信號線平行布線。如果平行布線無法避免,可以通過以下的方法來補救:
(1)在兩條信號線之間加一條地線,以起屏蔽作用;
(2)盡量拉開兩條平行信號線之間的距離,以降低兩線之間電磁場的影響;
(3)使兩條平行的信號線流過的電流方向相反。
布線之間的電磁耦合是通過電場和磁場進行的,因此在布線時,應(yīng)注意對電場與磁場耦合的抑制。對電場的抑制方法如下:
(1)盡量增大線間的距離,使電容耦合為最小;
(2)采用靜電屏蔽,屏蔽層要接地;
(3)降低敏感線路的輸人阻抗。
對磁場的抑制方法如下:
(1)減小干擾源和敏感電路的環(huán)路面積;
(2)增大線問的距離,使耦合干擾源與敏感電路之間的互感盡可能小;
(3)最好使干擾源與敏感電路呈直佃布線,以便大大降低線路之間的耦合。
另外,通過分析印制導(dǎo)線的特性阻抗,來選取印制導(dǎo)線的放置方式、長度、寬度及布局方式。單根導(dǎo)線的特性阻抗由直流電阻R和自感L組成,印制線J越短,直流電阻R就越小;同時增加印制線的寬度和厚度也可以降低直流電阻R。
印制線長度J越短,自感L就越小,而且增加印制線的寬度乙也可以降低自感L。
而多根印制線的特性阻抗除了由直流電阻R和自感L組成之外9還有互感M的影響,互感M除了受印制線的長度和寬度的影響之外,印制線之間的距離也起著重要的作用,增大兩線的間距可以減少互感。
針對以上現(xiàn)象,在設(shè)計印制電路板時,應(yīng)盡量降低電源線和地線的阻抗,因為電源線、地線和其他印制線都有電感,當(dāng)電源電流變化較大時,將會產(chǎn)生較大的壓降,而地線壓降是形成公共阻抗干擾的重要因素,所以應(yīng)盡量縮短地線,也可以盡量加粗電源線和地線線條。
在雙面印制板設(shè)計中,除了盡可能地加粗電源線和地線線條之外,還應(yīng)在地線和電源線之間安裝高頻特性好的去耦電容。