關(guān)于PCB電磁兼容設(shè)計(jì)中的電源和接地探討

李雙力（廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司，510663）

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關(guān)于PCB電磁兼容設(shè)計(jì)中的電源和接地探討

李雙力
（廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司，510663）

摘要：本文從電源和接地在電磁兼容中的干擾出發(fā)，對(duì)電磁兼容設(shè)計(jì)的處理對(duì)策進(jìn)行了探究，希望為PCB電磁兼容設(shè)計(jì)中的電源和接地工作提供積極借鑒和建議。

關(guān)鍵詞：PCB電磁兼容設(shè)計(jì)；電源；接地

0 引言

電子產(chǎn)品的更新和換代是與電子技術(shù)的進(jìn)步相聯(lián)系的，而隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，我國電子產(chǎn)品逐漸朝著小型化以及密集化方向發(fā)展，PCB電磁兼容設(shè)計(jì)中電子產(chǎn)品的小型化與密集化給PCB電磁兼容設(shè)計(jì)工作帶來了許多干擾，電磁兼容設(shè)計(jì)中電源和接地是比較關(guān)鍵的工作，因此面對(duì)電子產(chǎn)品的發(fā)展以及電磁兼容設(shè)計(jì)的干擾，需要在明確電磁兼容設(shè)計(jì)干擾的基礎(chǔ)上，對(duì)電磁兼容設(shè)計(jì)工作進(jìn)行優(yōu)化。

1 電源和接地在電磁兼容中的干擾分析

電源電路是電子電路和電網(wǎng)相連接的媒介，而噪聲則是干擾電磁兼容設(shè)計(jì)的最為主要的原因，隨著PCB電路板設(shè)計(jì)的發(fā)展，電磁兼容設(shè)計(jì)中的電源壓力也是造成電路不穩(wěn)定的一個(gè)重要原因，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，電子元器件在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用給電子產(chǎn)品的使用以及應(yīng)用帶來便利的同時(shí)，也給電子產(chǎn)品的內(nèi)部設(shè)計(jì)性能提出了更高的要求，而電子產(chǎn)品技術(shù)更新速度如果無法和電磁兼容設(shè)計(jì)工作相一致，則需要進(jìn)行優(yōu)化。此時(shí)，DPS芯片、CPU等都是電子產(chǎn)品的邏輯元件，一旦這些邏輯元件受到干擾，則電子產(chǎn)品的性能也會(huì)大大降低。PCB電磁兼容設(shè)計(jì)中電磁干擾主要是由于電源線和地線所產(chǎn)生的阻力所導(dǎo)致的，因此，面對(duì)PCB電磁兼容性較差的狀況，需要對(duì)地線以及電源線的兼容設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和優(yōu)化，以此提升電磁兼容性能。同時(shí)，對(duì)于高速電路而言由于電流速度比較快，PCB電路板設(shè)計(jì)也不同于普通電路板設(shè)計(jì)要求，需要將快速變化的電流與電磁兼容設(shè)計(jì)工作相結(jié)合。此外，但多個(gè)電路同時(shí)使用一個(gè)電源線時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生對(duì)電路較大的干擾和負(fù)擔(dān)，電路信號(hào)也將受到一定的影響，信號(hào)也會(huì)受到一定的限制。電路與電路之間相互交叉使用，將會(huì)產(chǎn)生公共阻抗干擾，同時(shí)，公共阻抗干擾相比于單線干擾其影響作用更加明顯。

圖1

圖2

2 電磁兼容設(shè)計(jì)的處理對(duì)策

2.1 電源線的電磁兼容設(shè)計(jì)和處理

電源線的電磁兼容設(shè)計(jì)和處理作為PCB電磁兼容設(shè)計(jì)中的重要方面，對(duì)于穩(wěn)定PCB電路具有基礎(chǔ)性的作用，而電源線的電磁兼容設(shè)計(jì)和處理主要可以從以下幾個(gè)方面出發(fā)：第一，電源線的寬度不是任意設(shè)置的，而是要根據(jù)PCB電流通過的強(qiáng)度加以調(diào)節(jié)，電源線寬度設(shè)置的科學(xué)可以大大減少環(huán)路運(yùn)行過程中產(chǎn)生的電流阻力。此外，電源線、地線的鋪設(shè)也是十分重要的，電源線以及地線在鋪設(shè)過程中，要注意其走向的設(shè)計(jì)。一般而言，電源線以及底線的走向要和電流傳遞的方向保持同方向。而對(duì)于PCB電磁兼容設(shè)計(jì)而言，電源線以及底線的走向要和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蛳嗤６?dāng)電源線和地線與數(shù)據(jù)傳輸方向一致時(shí)，PCB電磁兼容過程中的噪聲問題也將會(huì)被解決。第二，引腳長度要合理設(shè)置。貼片元件的使用是提升引腳適宜性的重要舉措，在使用貼片元件的過程中，電容供回路面積的減少是十分必要的，而貼片元件可以減少元件分布電感的不良影響，電磁兼容設(shè)計(jì)過程中元件分布電感的影響是導(dǎo)致噪聲的一個(gè)關(guān)鍵性因素。之所以能夠?qū)崿F(xiàn)元件分布電感的平衡，原因就在于引腳長度縮短。

圖3 并聯(lián)單點(diǎn)接地

圖4 串并聯(lián)混合單點(diǎn)接地

2.2 地線的電磁兼容設(shè)計(jì)處理

地線的電磁兼容設(shè)計(jì)處理主要是為了減少地環(huán)路的干擾，同時(shí)消除噪聲對(duì)于PCB 電磁兼容的不良影響下。而地線的電磁兼容設(shè)計(jì)處理主要從以下幾個(gè)方面做起：第一，環(huán)路電流的形成是地環(huán)路干擾存在的主要原因，而要想能夠切實(shí)減少環(huán)路電流的形成，必須首先對(duì)地線進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)，具體來說，隔離器、共模扼流等的使用就是減少環(huán)路電流的主要舉措，在環(huán)路電流的形成過程中，公共阻抗是主要產(chǎn)生作用的因素，而為了避免環(huán)路電流與環(huán)路地線設(shè)計(jì)產(chǎn)生沖突，需要在地環(huán)路附近敷設(shè)一層加粗地線，以此防止環(huán)路電流的形成，造成噪聲干擾。此外，極限位置要確保其精確度。對(duì)于多層板的地線層，要進(jìn)行專門設(shè)置。同時(shí)，在PCB電磁兼容設(shè)計(jì)過程中，調(diào)壓相關(guān)切換裝置的安裝工作也是調(diào)整噪聲干擾的重要舉措，但噪聲干擾超過一定限度時(shí)，切換裝置的調(diào)試可以在一定程度上減少噪聲。

第二，公共部分的阻力也是造成地線電磁兼容設(shè)計(jì)干擾的主要因素，而為了使得地線電磁兼容設(shè)計(jì)能夠順利進(jìn)行，公共部分的電磁兼容設(shè)計(jì)則是最為關(guān)鍵性的工作，將地線加粗或者進(jìn)行敷設(shè)處理都是可以避免公共部分的阻力的。因此，通過改變接地方式可以將并聯(lián)單點(diǎn)進(jìn)行處理和優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)，在串并聯(lián)設(shè)計(jì)過程中，單點(diǎn)接地的產(chǎn)生也是可以最大限度的消除公共部分的阻力的。第三，數(shù)字地和模擬地要相互分立。數(shù)字地和模擬地一方面要相互分立；另一方面，要將數(shù)字地進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，同時(shí)模擬地不能對(duì)數(shù)字地進(jìn)行干擾。在串并聯(lián)相互接地的過程中，為了防止低頻電路的干擾，單點(diǎn)地線接地是一個(gè)最為常見的方式但是該方式的使用并不能最大限度的減少干擾，因此，要將高頻電路和串并聯(lián)相融合。

2.3 有害物質(zhì)檢測(cè)

電子產(chǎn)品有害物質(zhì)檢測(cè)工作主要包括檢測(cè)方法的運(yùn)用、檢測(cè)項(xiàng)目的確定以及廢棄出口電子產(chǎn)品的回收等方面，下面將分別對(duì)其進(jìn)行闡述：

第一，對(duì)電子產(chǎn)品有害物質(zhì)檢測(cè)取樣的數(shù)量以及方法的運(yùn)用。

第二，檢測(cè)項(xiàng)目的確定。電子產(chǎn)品制作材料如同市場上出售的商品，質(zhì)量不一，琳瑯滿目，電子產(chǎn)品供應(yīng)商以及生產(chǎn)商需要根據(jù)具體環(huán)保項(xiàng)目確定對(duì)應(yīng)的電子產(chǎn)品材料，這也有利于提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。檢測(cè)主要通過以下幾個(gè)方面進(jìn)行：第一，依照生產(chǎn)流程工藝特點(diǎn)，確定電子產(chǎn)品的類別、數(shù)量，同時(shí)電子產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)必須達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。第二，全方位多角度的檢測(cè)是重點(diǎn)，一些單位僅僅進(jìn)行材料自測(cè)從而逃避正規(guī)權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)，電子產(chǎn)品存在的問題無法完全發(fā)現(xiàn)，由此造成了經(jīng)濟(jì)損失。因此，要將檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)與本單位自測(cè)有機(jī)結(jié)合，規(guī)范檢測(cè)過程，保證檢測(cè)結(jié)果的全面準(zhǔn)確。第三，充分了解電子產(chǎn)品的的物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)，使得檢測(cè)環(huán)境與環(huán)境對(duì)電子產(chǎn)品的影響降到最低，減少測(cè)量誤差；不同性質(zhì)的電子產(chǎn)品需要對(duì)應(yīng)不同的檢測(cè)級(jí)別，從而使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更為精密科學(xué)。

第三，廢棄電子產(chǎn)品的回收與銷毀。檢測(cè)過程完成后，一些不符合國家標(biāo)準(zhǔn)并將對(duì)人體安全造成危害的廢棄電子產(chǎn)品需要進(jìn)行及時(shí)的回收，必要時(shí)，有關(guān)單位要將廢棄電子產(chǎn)品銷毀，以免產(chǎn)生不良影響。

3 結(jié)語

綜上所述，關(guān)于PCB電磁兼容設(shè)計(jì)中的電源和接地探究對(duì)于穩(wěn)定電網(wǎng)運(yùn)營以及提升電子技術(shù)效益具有重要的意義。因此，要切實(shí)解決電磁兼容設(shè)計(jì)中的電源和接地干擾問題，采取適當(dāng)?shù)目垢蓴_措施，將影響降到最低。

參考文獻(xiàn)

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Discussion on power supply and grounding in EMC design of PCB

Li Shuangli
（Guangzhou Haige Communications Group Limited by Share Ltd，510663）

Abstract：This paper from the power and grounding in EMC interference of，electromagnetic compatibility design countermeasures explores the，hope for PCB electromagnetic compatible design of power supply and grounding work provides positive reference and suggestions.

Keywords：PCB electromagnetic compatibility design；power supply；grounding