PCB電路板電源部分的電磁兼容設計

宋晨

摘要：隨著我國科學技術的發展，電子產品開始成為社會生活中必不可少的東西，而電子產品的質量要求也越來越高。而作為電子產品中最主要的電子元件—PCB起著連接橋梁作用，它的好壞直接關系到產品的質量。微電子技術正在高速發展時期，一個電子設備中通常含有許多種不同的電子產品，它們工作過程中就避免不了互相之間的電磁干擾，因此，PCB—印制電路板的設計要盡量防止元件之間的干擾性，為此就要做好電磁兼容的設計。

關鍵詞：電磁兼容；印制電路板；PCB；PDB；微電子技術

中圖分類號：TP302 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）19-0013-02

我國微電子技術正在高速發展的過程中，電子設備中常包含有許許多多的功能不同的電子元件，元件之間的互相干擾開始滋生，并愈演愈烈，影響了電子設備自身的正常運行。作為電子設備中的支柱，印制電路板是電子設備最基本的元件，給元件之間起電氣連接作用，所以它的質量對電子設備起至關重要的作用。印制電路板的密度和設計性能如果夠好，那么就能很有效地對抗電子元件之間的互相干擾，保證電子設備的成功運行。電路板電源部分要穩定地運行，那這部分的電磁兼容就要科學合理地進行設計。因此，要使電路板電源能穩定安全運行，元件的質量是第一位，電路設計也是很重要的部分，除此，還要注意元件跟導線之間的布置，這在電磁兼容中也是主要的部分。電路板的電磁兼容設計要注意以抑制干擾源、提高抗干擾能力為重點。

1 印制電路板及電磁兼容介紹

印制電路板以其簡便、性能佳、價格低而受重視，被廣泛應用。這些年來的微技術不斷發展，PCB的密度不斷增加，因此電磁干擾就愈加嚴重，電磁兼容問題也就愈加突出。

電磁兼容，簡稱EMC，是指電子產品之間在一定的電磁環境之中可以安然相處，不會因為產品之間的電磁互擾而影響產品自身性能損壞。影響電磁兼容的是電磁干擾——EMI，是一種電磁現象，能影響設備、裝置等的性能，同時還可能對無生命的物質產生損傷作用。電磁干擾分為幾個種類，分別是傳導干擾和輻射干擾，可能由于電磁噪音、無用的信號等引起。傳導干擾是指將一個電網上的信號傳導至（干擾）另一個電網，手法是通過導電介質。而輻射干擾則是將干擾源通過空間傳輸傳導至（干擾）另一個電網。

也就是說，電磁兼容性表現在，電子設備在工作時，不會因為傳導、輻射等而向外發射出無用的電信號造成電磁干擾，又具有足夠的抗干擾能力可以承受住來自外界的電磁干擾，能夠正常工作。這樣的系統，我們通常認為它具有足夠的電磁兼容性。

2 印制電路板設計

由于工作頻率太高和布線不合理原因，作者認為應通過以下四點著手解決，分別是元件質量、布局設計、布線設計以及重點的電源部分設計。

在對印制電路板進行設計時，要首先明確幾個信息：第一，電子元件的數量、種類、質量等問題，確保電子元件的質量和完整；第二，要求整體布局要合理，例如線路布局的合理還有元件布局的合理，要確保元件之間的距離防止干擾以及要確保特殊元件散熱的要求；第三，信號線的質量與抗干擾、抗阻需求也需要確保精確，其種類與信號傳送方向、速率也需要具體的數字信息，需要針對其的驅動情況、關鍵信號進行合理有效的保護；第四，既然主要是要研究電路板電源部分的電磁兼容設計，那么電源的種類、電源的質量就要更為嚴格地要求，要求電源的噪音容限符合規范，電源部分的平面設置與分割也要符合科學規范。

2.1 電子元件的擇選與布局

有些電子設備采用分立元件，但比起集成電路元件來說，分立元件密封性不夠、失效率較高、焊點較多等，缺點較多，所以大多數電子設備會比較傾向采用集成電路元件。要想要有效地降低因為無用信號的干擾而產生的高頻成分，在選擇元件的時候，可以選擇信號斜率比較慢的元件；同時為了降低阻力和抗力，可以使用貼片元件，其能夠盡可能縮短連線的長度，這樣在降低抗阻的同時還能提高電磁兼容性；另外，為保證生產加工的持續不間斷進行，確保其穩定性，在保證元件的質量問題時，元件的穩定供應也是很重要的。

電子元件的布局，要注意安裝一定的方式分組布局，可以相容的元件分在一組，不能相容的元件應當分組放置，為的是防止不相容的元件在一定的空間范圍中相互干擾，降低電磁兼容性。另外，如果有較大的元件，不能直接放置小元件之上，而應當用支架固定住，防止壓壞小元件。而當元件性能與質量無法媲美之時，可選擇質量較高的多組配件以達到相等性能。

2.2 印制電路板布局

要使電子設備的電磁兼容性能達到最佳，整體布局和布線是重點，布局和布線是影響電子設備性能的關鍵。如今市場上的電路板布局大多是采用人工布局，新的EDA自動化技術采用還不廣泛。那么，在此之前要先明確，廠家生產電路板是為了盈利，那應該確保廠家在盡量滿足所有功能的前提下降低成本，印制電路板的大小很關鍵。如果尺寸太小，則元件放置會過于集中，散熱性能不好，而且容易與臨近的線路發生串擾現象。但是PCB尺寸也不能過大，否則元件放置就會過于分散，這樣會拉長傳輸線，不僅增加生產成本，而且也會降低抗干擾能力、抗噪音能力，所以，在設計前期，在對印制電路板進行設計時，就要根據功能、性能方面進行布局，也要盡量考慮到散熱等問題。

前期準備好之后，在進行整體布局時需要遵守一些原則，分別如下：第一，要防止線路之間的相互耦合，因此要盡量減少走線的長度，盡量隔開之間的距離，尤其要重視電源線、高頻信號線，這兩種線路是整個PCB的關鍵線路；第二，元件之間的放置應當盡量隔開，尤其是容易相互干擾的元件更不能靠太近，例如輸入和輸出的元件，要盡量提高電磁兼容性；第三，在印制電路板中按各種的功能排列，每個功能電力的核心元件在中間，其余依次排列；第四，PCB中電路信號是重點，各電路單元應與電路信號傳輸的方向一致。

2.3 印制電路板布線

布線一般需要遵循以下原則：第一，要防止線路之間的相互耦合，因此要盡量減少走線的長度，但為了達到應有的性能，減少導線的阻抗，可以考慮適當加寬導線；第二，輸入和輸出的導線要尤其注意串擾，因此要使兩條導線盡可能地隔開，避免相鄰；第三，在PCB中走線要盡量平直，避免小角度的拐彎，要保持線路阻抗的連續性。

2.4 電源部分設計

電源部分的布線如果不合理，會引發噪音，從而降低導致產品的性能。若想有效地減少噪音的干擾，有以下幾點設計思路：第一，在芯片電源兩端連接一個去耦電容，電容值參考在0.01～0.1μF之間，可以有效地減少噪音；第二，對電源進行保護，其中包括過流保護、報警系統、過壓保護等。過流保護可以采用保險絲；報警系統可以采用各種精細小元件實現；過壓保護可以通過放電管等保護元件實現；第三，可以適當連入地線，保護電源布線。

3 結語

隨著科技的發展，微電子技術將越來越發達，電路設備也將更加精細復雜，各種干擾也會相應增加。作為電子產品最重要的衡量標準，電磁兼容性的重要性愈發突出，為了解決電磁兼容問題，就需要在實踐中不斷摸索創新，不斷進步不斷發展。

參考文獻

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