電源PCB布板與EMC(電磁兼容性)的關(guān)系主要體現(xiàn)在布局、走線、地線設(shè)計(jì)等方面對(duì)電磁干擾的控制。以下是關(guān)鍵要點(diǎn)：

環(huán)路面積優(yōu)化

PCB中的電流環(huán)路面積越大，電磁輻射和干擾風(fēng)險(xiǎn)越高。開關(guān)電源的主功率環(huán)路(如開關(guān)管的通斷環(huán)路)是主要干擾源，布線時(shí)應(yīng)盡量縮小環(huán)路面積。

濾波器布局

濾波器需精準(zhǔn)布局以發(fā)揮效果：

X電容和Y電容需單獨(dú)走線，避免與主功率線混淆

輸出端套磁環(huán)可有效抑制高頻干擾(如整流管引起的高頻超標(biāo))

地線設(shè)計(jì)

關(guān)鍵信號(hào)地(如CS腳、FB反饋)需單點(diǎn)接地至IC

散熱器接地不良會(huì)影響EMC性能，需確保接地點(diǎn)可靠 ?

器件間距與隔離

將敏感器件(如控制芯片)與高噪聲器件(如功率開關(guān))分開布局，并保持足夠間距，可提升系統(tǒng)抗干擾能力。 ?

安規(guī)距離

符合安規(guī)要求的電氣間隙和爬電距離既能保證設(shè)備安全，又能減少電磁干擾風(fēng)險(xiǎn)。

在PCB設(shè)計(jì)中，電磁兼容性(EMC)至關(guān)重要，它直接影響到整個(gè)項(xiàng)目的成功與否。為了深入探討這一關(guān)鍵問(wèn)題，我們之前已經(jīng)發(fā)表了兩篇文章，對(duì)EMC的多個(gè)方面進(jìn)行了全面的剖析。接下來(lái)，本文將聚焦于電源部分的設(shè)計(jì)，詳細(xì)探討其在EMC方面的考量。

01電源EMC設(shè)計(jì)的重要性在MCU硬件系統(tǒng)中，電源和接口的硬件設(shè)計(jì)占據(jù)著舉足輕重的地位，它們不僅是系統(tǒng)正常運(yùn)作的基礎(chǔ)，更是確保系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵。同時(shí)，這兩個(gè)部分的EMC設(shè)計(jì)也常常成為產(chǎn)品和項(xiàng)目中容易出現(xiàn)問(wèn)題的焦點(diǎn)。因此，深入理解和妥善處理電源與接口的EMC設(shè)計(jì)和布局布線問(wèn)題，對(duì)于確保MCU硬件系統(tǒng)的整體性能至關(guān)重要。

電源與接口在MCU硬件系統(tǒng)中的重要性

在MCU硬件系統(tǒng)中，電源和接口的設(shè)計(jì)直接影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電源與接口的EMC設(shè)計(jì)容易出現(xiàn)問(wèn)題，這需要我們深入了解和妥善處理。

【電源EMC設(shè)計(jì)要點(diǎn)】

在MCU硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，電源電路的選擇至關(guān)重要。常見(jiàn)的電源類型包括LDO和DC-DC Buck/Boost電路。電源電路選擇影響系統(tǒng)性能，需在低ESR電容和電感的選擇，以及PWM-PFM模式切換等方面進(jìn)行周密考慮。

LDO電源電路以其低紋波、快負(fù)載響應(yīng)、低靜態(tài)功耗和優(yōu)異的噪聲抑制比等特點(diǎn)受到青睞，但同時(shí)也面臨著Vdrop壓降和轉(zhuǎn)換效率的挑戰(zhàn)。

DC-DC Buck/Boost電路則以其高轉(zhuǎn)換效率、寬輸入電壓范圍和大輸出電流等特點(diǎn)受到歡迎，但需注意其開關(guān)特性帶來(lái)的紋波噪聲、負(fù)載響應(yīng)速度和外圍電路成本等問(wèn)題。

在電磁兼容性方面，設(shè)計(jì)時(shí)需精心選擇低ESR的電源輸出電容，以降低紋波并提升負(fù)載響應(yīng)速度;同時(shí)，選擇低ESR且?guī)hield屏蔽的電感，以進(jìn)一步減少紋波和EMI噪聲。此外，根據(jù)負(fù)載需求和動(dòng)態(tài)變化，合理切換PWM-PFM工作模式也是關(guān)鍵。在PWM模式下，紋波噪聲得到控制，重負(fù)載時(shí)效率優(yōu)越;而在PFM模式下，靜態(tài)功耗降低，輕負(fù)載時(shí)效率提升，且負(fù)載響應(yīng)迅速，盡管紋波噪聲相對(duì)較大。

在電源電路的PCB Layout設(shè)計(jì)階段，遵循一系列布局布線規(guī)則至關(guān)重要。以下是一些需要注意的重點(diǎn)：

【電源EMC設(shè)計(jì)】

接口與電源在EMC設(shè)計(jì)中需要嚴(yán)密的處理，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在MCU系統(tǒng)中，電源與接口的EMC設(shè)計(jì)直接關(guān)系到系統(tǒng)的整體性能。

【電源EMC設(shè)計(jì)優(yōu)化】

在MCU系統(tǒng)中，電源與接口的EMC設(shè)計(jì)優(yōu)化是提升系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要步驟。其設(shè)計(jì)和布局布線規(guī)則需要嚴(yán)格遵循。

02電源電路PCB Layout設(shè)計(jì)

▍ 1.電源電路布局布線規(guī)則

在PCB Layout設(shè)計(jì)中需遵循小容值電容靠近電源端、大小電容有序排列等規(guī)則，以減少回流路徑阻抗。以下是具體的布局布線規(guī)則要點(diǎn)：

小容值電容應(yīng)緊密靠近電源輸入或輸出端放置，之后依次為大容值濾波電容。

濾波電容的擺放位置至關(guān)重要，應(yīng)確保其位于電源輸入或輸出端與芯片電源引腳之間的直線上。

減少回流路徑的長(zhǎng)度。應(yīng)盡量縮短濾波電容的GND引腳與芯片GND引腳之間的距離，以降低GND網(wǎng)絡(luò)阻抗。

增加電源輸入或輸出端的過(guò)孔數(shù)量，減少電源阻抗，也是優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要手段。

▍ 2.內(nèi)電層電源設(shè)計(jì)

采用內(nèi)電層設(shè)計(jì)可降低電磁干擾，但需注意電源層分割、過(guò)孔優(yōu)化和隔離要求等細(xì)節(jié)：

電源層分割：在規(guī)劃PCB電路板時(shí)，應(yīng)確保電源層在邊緣處向內(nèi)縮進(jìn)，相對(duì)于GND層形成內(nèi)縮。這樣設(shè)計(jì)有助于減少PCB電路板的電磁干擾(EMI)輻射。

過(guò)孔優(yōu)化：當(dāng)分割電源層或走線時(shí)，應(yīng)盡量減少避空的過(guò)孔數(shù)量，以確保電源平面或電源線的阻抗保持較低。

隔離要求：在需要高隔離的電路，如RS485電路中，采用光耦隔離電路來(lái)提升板級(jí)隔離度。

電源濾波：當(dāng)電源層的電源域需要換層時(shí)，應(yīng)在附近位置放置電源濾波電容，并增加過(guò)孔數(shù)量。

033.接口電路EMC設(shè)計(jì)考量

▍ 1.接口EMC設(shè)計(jì)策略

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了滿足不同客戶的應(yīng)用需求，我們常常需要設(shè)計(jì)諸如USB、HDMI、RJ-45、RS422/485以及音頻輸入等接口。這些接口的設(shè)計(jì)需兼顧功能性和EMC要求，以RS485接口為例，需要加入光耦隔離并優(yōu)化GND分割。

首先，在電路設(shè)計(jì)中加入光耦隔離。

其次，采用單點(diǎn)接地的方式，在每一層GND都進(jìn)行信號(hào)板級(jí)GND和接口GND的分割處理，并確保足夠的分割間隙。

最后，盡可能縮短跨越GND分割間隙的走線長(zhǎng)度。

PCB(Printed Circuit Board)在控制EMI(Electromagnetic Interference)輻射中具有重要的作用。下面介紹PCB在控制EMI輻射中的作用和設(shè)計(jì)技巧。

1. PCB的獨(dú)立層：通過(guò)將電源、信號(hào)和地平面分別布局在不同的PCB獨(dú)立層上，可以在PCB內(nèi)部形成穩(wěn)定的參考地平面，在一定程度上降低高頻信號(hào)的EMI干擾。

2. 地平面：在布局PCB板的過(guò)程中，應(yīng)盡量保證地平面的完整性。一個(gè)連續(xù)的地平面可以提供減少EMI噪聲的路徑，能夠接收和吸收來(lái)自電路中高頻信號(hào)的輻射。同時(shí)還要注意避免地平面與其他信號(hào)層采用共享導(dǎo)線和共用構(gòu)件這會(huì)導(dǎo)致互相干擾。

3. 電源線與地線的布局：電源和電池回路應(yīng)直接連接到共地平面。在布置時(shí)，盡量使地線能大面積的接觸到相應(yīng)的電路板地面。在引入電源線的元件上，應(yīng)引入電源濾波電容或瞬態(tài)壓抑二極管等器件，以抑制EMI噪聲。

4. 確保信號(hào)線與電源線的物理隔離：保持信號(hào)線和電源線的物理隔離，可以減少由于共振、耦合、串?dāng)_等產(chǎn)生的EMI噪聲。在布局時(shí)，盡量將高頻信號(hào)線與低頻信號(hào)線、電源線分離，避免交叉運(yùn)行。

5. 使用屏蔽罩和濾波器：通過(guò)添加銅箔屏蔽罩、濾波器、壓制器等措施，可以減少電磁波的干擾和輻射。銅箔屏蔽罩可以將高頻電磁波封閉在PCB中，從而減少EMI輻射;濾波器和壓制器可以過(guò)濾掉噪聲產(chǎn)生的EMI干擾信號(hào)。