開關電源PCB板設計注意事項

隨著功率半導體器件性能的提高和開關技術的創新，電力電子技術在各種電力設備中得到了廣泛的應用。目前，開關電源產品趨向于更小、更高速度、更高密度。這種趨勢導致EMC問題變得越來越嚴重。電壓、電流的高頻切換過程會產生大量的EMI（電磁干擾），如果不加以限制，將嚴重影響周圍用電設備的正常工作。因此，開關電源的PCB設計是解決開關電源電磁兼容問題的一個重要方面。PCB之所以被視為開關電源設計中不可缺少的部分，是因為它起著開關電源電氣部分和機械部分連接的雙重作用，是降低電子設備EMI的關鍵。

1 電磁耦合干擾

在電路設計中，電磁耦合干擾主要通過傳導耦合和共模阻抗耦合影響其他電路。從EMC設計角度來看，開關電源電路與普通數字電路不同，具有相對明顯的干擾源和敏感電路一般來說，開關電源的干擾源主要集中在電壓、電流變化率較大的元件和導線上，如功率場效應晶體管、快恢復二極管、高頻變壓器以及與其連接的導線等。敏感電路主要指控制電路和直接與干擾測量設備相連的電路，因為這些干擾耦合可能直接影響電路的正常工作和對外傳輸的干擾水平。 共模阻抗耦合是指當兩個電路的電流通過公共阻抗時，一個電路的電流在公共阻抗上形成的電壓會影響另一個電路。

2 串擾干擾

印刷電路板（PCB）中電線和電纜之間的串擾干擾是最難克服的問題之一。 這里的串擾是指廣義上的串擾。 無論其來源是有用信號還是噪聲，串擾都以導線的互電容和互感來表示。 例如，控制和邏輯電平上傳到PCB上的帶狀線，低電平信號上傳到靠近它的第二條帶狀線。 當并行布線長度超過10cm時，預計會出現串擾干擾； 當長電纜承載多組串行或并行高速數據和遠程控制線時，串擾干擾成為主要問題。 相鄰電線和電纜之間的串擾是由互電容產生的電場和互感產生的磁場引起的。

在考慮PCB線性串擾問題時，最重要的問題是確定哪個更重要：電場（互電容）、磁場（互感）耦合。 耦合模型的確定主要取決于線路阻抗、頻率等因素。一般來說，高頻時電容耦合是主要的，但如果源或接收器之一或兩者使用屏蔽電纜并在屏蔽兩端接地，則磁場耦合將是主要的。此外，低電路阻抗和電感耦合是低頻時的主要因素。

3 電磁輻射干擾

輻射干擾是由空間電磁波輻射引起的。 PCB電磁輻射分為差模輻射和共模輻射兩種。 大多數情況下，共模干擾是開關電源產生的主要傳導干擾，而共模干擾的輻射效應遠大于差模干擾，因此降低共模干擾在開關電源的EMC設計中尤為重要 。