开关电源印制板EMC辅助设计的软件方法

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开关电源印制板EMC辅助设计的软件方法 [复制链接]

减小电子设备的EMI，印制板（PCB）的设计是个关键。一种好的布线方案可以在不修改电路拓扑和增加任何元件的情况下降低干扰水平。但目前PCB的设计在大多数情况下只是一种依赖于经验的尝试性设计过程，国外称之为“trial＆error”设计方法，带有很大的盲目性。PCB上主要的干扰耦合方式是传导干扰和近场干扰（包括电场干扰和磁场干扰）。它们常常可以用杂散电阻、电容、电感来表示。PCB的设计目标之一就是设法降低这些杂散参数，减小印制电路之间不必要的干扰耦合。

　　许多文献都列举了一些减少印制电路间杂散参数的方法，但这些方法往往过于笼统，实际应用中很大程度上还是依赖于经验。目前也有使用数值技术来提取PCB杂散参数建立仿真模型的辅助设计软件包，虽然仿真结果能与测量结果吻合较好，但这类方法本质上是把trial＆error设计方法从硬件平台移植到软件平台上，并不能指导如何布线以减小线路间的杂散参数。毕竟这些方法都是从集中电路的角度去分析干扰的，而EMI本质上是个场的问题，故仍有相当的局限性。

 

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表1列出了九种不同的布线设计，分别给出了相应的耦合系数和电容值计算结果。比较这些结果可以发现，印制导线的大小、形状和相对位置都会影响它们之间的耦合系数和电容值。为了更清楚地反映两者的关系，把耦合系数和电容值绘入同一张图中并进行线性回归分析，如图1所示。其相关系数为0.98，表明耦合系数能够很好地反映导线间的耦合程度。依据耦合系数进行布线是可行的。 表1不同布线设计时的耦合系数和电容值 序号 干扰导线和敏感导线 耦合系数 电容值（pF） No.1 　 571.05 8.30×10－3 No.2 　 482.28 6.58×10－3 No.3 　 103.31 1.68×10－3 No.4 　 1535.7 36.5×10－3 No.5 　 776.35 11.3×10－3 No.6 　 572.01 8.45×10－3 No.7 　 1432.9 29.0×10－3 No.8 　 1003.5 21.0×10－3 No.9 　 1003.6 21.0×10－3

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印制板的杂散参数对开关电源的EMC有很大的影响，合适的布线对减小印制电路间的干扰非常关键。根据干扰强度分布图进行PCB的布线设计，可以把敏感的电路放在干扰较弱的区域。精确的杂散电容计算需要很长的计算时间，而耦合系数可以实时地显示导线间的耦合程度，大大缩短了计算时间、辅助布线设计。计算和实验结果都证实了这一点。新的软件辅助设计思想为印制板的设计提供了新思路。