關(guān)于PCB電磁兼容設(shè)計中的電源和接地探討

李雙力（廣州海格通信集團股份有限公司，510663）

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關(guān)于PCB電磁兼容設(shè)計中的電源和接地探討

李雙力
（廣州海格通信集團股份有限公司，510663）

摘要：本文從電源和接地在電磁兼容中的干擾出發(fā)，對電磁兼容設(shè)計的處理對策進行了探究，希望為PCB電磁兼容設(shè)計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；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)計中電子產(chǎn)品的小型化與密集化給PCB電磁兼容設(shè)計工作帶來了許多干擾，電磁兼容設(shè)計中電源和接地是比較關(guān)鍵的工作，因此面對電子產(chǎn)品的發(fā)展以及電磁兼容設(shè)計的干擾，需要在明確電磁兼容設(shè)計干擾的基礎(chǔ)上，對電磁兼容設(shè)計工作進行優(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)計的最為主要的原因，隨著PCB電路板設(shè)計的發(fā)展，電磁兼容設(shè)計中的電源壓力也是造成電路不穩(wěn)定的一個重要原因，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：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，也給電子產(chǎn)品的內(nèi)部設(shè)計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)計工作相一致，則需要進行優(yōu)化。此時，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)品的性能也會大大降低。PCB電磁兼容設(shè)計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PCB電磁兼容性較差的狀況，需要對地線以及電源線的兼容設(shè)計進行分析和優(yōu)化，以此提升電磁兼容性能。同時，對于高速電路而言由于電流速度比較快，PCB電路板設(shè)計也不同于普通電路板設(shè)計要求，需要將快速變化的電流與電磁兼容設(shè)計工作相結(jié)合。此外，但多個電路同時使用一個電源線時，也會產(chǎn)生對電路較大的干擾和負擔，電路信號也將受到一定的影響，信號也會受到一定的限制。電路與電路之間相互交叉使用，將會產(chǎn)生公共阻抗干擾，同時，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)計的處理對策

2.1 電源線的電磁兼容設(shè)計和處理

電源線的電磁兼容設(shè)計和處理作為PCB電磁兼容設(shè)計中的重要方面，對于穩(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)計和處理主要可以從以下幾個方面出發(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。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。而對于PCB電磁兼容設(shè)計而言，電源線以及底線的走向要和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蛳嗤?。而當電源線和地線與數(shù)據(jù)傳輸方向一致時，PCB電磁兼容過程中的噪聲問題也將會被解決。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)計過程中元件分布電感的影響是導(dǎo)致噪聲的一個關(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)單點接地

圖4 串并聯(lián)混合單點接地

2.2 地線的電磁兼容設(shè)計處理

地線的電磁兼容設(shè)計處理主要是為了減少地環(huán)路的干擾，同時消除噪聲對于PCB 電磁兼容的不良影響下。而地線的電磁兼容設(shè)計處理主要從以下幾個方面做起：第一，環(huán)路電流的形成是地環(huán)路干擾存在的主要原因，而要想能夠切實減少環(huán)路電流的形成，必須首先對地線進行電磁兼容設(shè)計，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。對于多層板的地線層，要進行專門設(shè)置。同時，在PCB電磁兼容設(shè)計過程中，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，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)計干擾的主要因素，而為了使得地線電磁兼容設(shè)計能夠順利進行，公共部分的電磁兼容設(shè)計則是最為關(guān)鍵性的工作，將地線加粗或者進行敷設(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)單點進行處理和優(yōu)化設(shè)計，同時，在串并聯(lián)設(shè)計過程中，單點接地的產(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)字地進行單獨設(shè)計，同時模擬地不能對數(shù)字地進行干擾。在串并聯(lián)相互接地的過程中，為了防止低頻電路的干擾，單點地線接地是一個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

電子產(chǎn)品有害物質(zhì)檢測工作主要包括檢測方法的運用、檢測項目的確定以及廢棄出口電子產(chǎn)品的回收等方面，下面將分別對其進行闡述：

第一，對電子產(chǎn)品有害物質(zhì)檢測取樣的數(shù)量以及方法的運用。

第二，檢測項目的確定。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)保項目確定對應(yīng)的電子產(chǎn)品材料，這也有利于提高檢測結(jié)果的準確度。檢測主要通過以下幾個方面進行：第一，依照生產(chǎn)流程工藝特點，確定電子產(chǎn)品的類別、數(shù)量，同時電子產(chǎn)品的各項指標必須達到國家標準。第二，全方位多角度的檢測是重點，一些單位僅僅進行材料自測從而逃避正規(guī)權(quán)威檢測機構(gòu)的檢測，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)濟損失。因此，要將檢測機構(gòu)的檢測與本單位自測有機結(jié)合，規(guī)范檢測過程，保證檢測結(jié)果的全面準確。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)，使得檢測環(huán)境與環(huán)境對電子產(chǎn)品的影響降到最低，減少測量誤差；不同性質(zhì)的電子產(chǎn)品需要對應(yīng)不同的檢測級別，從而使監(jiān)測數(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。檢測過程完成后，一些不符合國家標準并將對人體安全造成危害的廢棄電子產(chǎn)品需要進行及時的回收，必要時，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)計中的電源和接地探究對于穩(wěn)定電網(wǎng)運營以及提升電子技術(shù)效益具有重要的意義。因此，要切實解決電磁兼容設(shè)計中的電源和接地干擾問題，采取適當?shù)目垢蓴_措施，將影響降到最低。

參考文獻

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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