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pcb emc设计引导书

   电磁兼容性(EMC)是开关电源的设计难点之一,需综合考虑PCB布线、变压器设计、EMC滤波器结构等因素。
    本期为大家分享几个EMC优化典型案例,说明PCB布线的重要性。
    ★案例一:传导优化
    问题描述:
    该案例为5V2A带Y充电器,原始PCB布线如图1,传导测试结果(图2)在500kHz附近裕量不足3dB。


    图1  5V2A充电器原始布线


    图2  5V2A充电器原始布线传导结果


    原因分析:
    由于主控PSR芯片工作在电流断续模式,在去磁结束后存在励磁电感与寄生电容振荡,该振荡频率约为500kHz。由图1布线可见LN线(即桥堆输入部分)离SW干扰源(D1正极)较近,部分开关干扰串入LISN导致传导裕量不足。
    改善对策:
    改善PCB布线如图3,相同电路参数下,增大LN线与SW干扰源空间距离,500kHz传导裕量增大至6dB以上(图4)。


    图3  5V2A充电器改善布线


    图4  5V2A充电器改善布线传导结果


    ★案例二:辐射优化
    问题描述:
    该案例为5V3.4A充电器,原始PCB布线如图5,辐射测试40MHz超标7dB以上(图6)。


    图5 5V3.4A充电器原始布线


    图6  5V3.4A充电器原始布线辐射结果


    原因分析:
    主开关管Drain极为强干扰源, RCD吸取用以减弱此干扰量,图5中RCD吸取远离Drain极,造成干扰量扩散。
    改善对策:
    改善PCB布线如图7,由于RCD吸取靠近Drain极,干扰能量迅速被吸取,辐射裕量改善15dB(图8)。


    图7  5V3.4A充电器改善布线


    图8  5V3.4A充电器改善布线辐射结果


    ★案例三:EFT优化
    问题描述:
    该案例为12V0.5A去Y适配器,原始PCB布线如图9(共模电感在整流桥前面,红色标注为干扰源,黄色标注为主控芯片的反馈回路),存在EFT 2kV掉电重启问题。


    图9  12V0.5A适配器原始布线


    原因分析:
    主控反馈回路太长且靠近干扰源。
    改善对策:
    改善PCB布线如图10(共模电感放整流滤波后,黑色标注为GND,黄色标注为主控反馈回路),由于反馈回路大幅缩短且被地线包围,EFT轻松通过4kV 标准A。


    图10 12V0.5A适配器改善布线


    ★案例四:ESD优化
    问题描述:
    该案例为12V1A带Y适配器,原始PCB布线如图11,存在主控芯片在适配器ESD测试后高概率损坏问题。


    图11  12V1A适配器原始布线

    原因分析:
    主控信号回路VDD GND与Y-Cap GND共线,干扰能量通过Y电容耦合损坏芯片。
    改善对策:
    改善PCB布线如图12,主控信号回路VDD GND与Y-Cap GND分开,ESD轻松通过8kV接触/15kV空气 标准A。


    图12  12V1A适配器改善布线

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