技术
<p>关于开关电源EMI（Electro-Magnetic Interference）的研究，有些从EMI产生的机理出发，有些从EMI产生的影响出发，都提出了许多实用有价值的方案。这里分析与比较了几种有效的方案，并为开关电源EMI 的抑制措施提出新的参考建议。</p>
<p><strong>开关电源电磁干扰的产生机理</strong></p>
<p>开关电源产生的干扰，按噪声干扰源种类来分，可分为尖峰干扰和谐波干扰两种;若按耦合通路来分，可分为传导干扰和辐射干扰两种。现在按噪声干扰源来分别说明：</p>
<p>1、二极管的反向恢复时间引起的干扰</p>
<p>PCB设计过程中，如果能提前预知可能的风险，提前进行规避，PCB设计成功率会大幅度提高。很多公司评估项目的时候会有一个PCB设计一板成功率的指标。提高一板成功率关键就在于信号完整性设计。下面就随嵌入式小编一起来了解一下相关内容吧。</p>
<p>目前的电子系统设计，有很多产品方案，芯片厂商都已经做好了，包括使用什么芯片，外围电路怎么搭建等等。硬件工程师很多时候几乎不需要考虑电路原理的问题，只需要自己把PCB做出来就可以了。</p>
<p> 滤波电容器、共模电感、磁珠在EMC设计电路中是常见的身影，也是消灭电磁干扰的三大利器。对于这这三者在电路中的作用，相信还有很多工程师搞不清楚。本文从设计设计中，详细分析了消灭EMC三大利器的原理。</p>
<p> <strong>三大利器之滤波电容器</strong></p>
<p> 尽管从滤除高频噪声的角度看，电容的谐振是不希望的，但是电容的谐振并不是总是有害的。当要滤除的噪声频率确定时，可以通过调整电容的容量，使谐振点刚好落在骚扰频率上。</p>
<p>对于开关电源的研发，PCB设计占据很重要的地位。一个差的PCB，EMC性能差、输出噪声大、抗干扰能力弱，甚至连基本功能都有缺陷。</p>
<p>与其他硬件电路PCB稍有不同，开关电源PCB有一些自身的特点。本文将结合工程经验，简单谈一谈开关电源PCB布线的一些最基本的原则。</p>
<p><strong>1、间距</strong></p>
<p>对于高电压产品必须要考虑到线间距。能满足相应安规要求的间距当然最好，但很多时候对于不需要认证，或没法满足认证的产品，间距就由经验决定了。多宽的间距合适?必须考虑生产能否保证板面清洁、环境湿度、其他污染等情况如何。</p>
<p>什么是地线?大家在教科书上学的地线定义是：地线是作为电路电位基准点的等电位体。这个定义是不符合实际情况的。实际地线上的电位并不是恒定的。如果用仪表测量一下地线上各点之间的电位，会发现地线上各点的电位可能相差很大。正是这些电位差才造成了电路工作的异常。电路是一个等电位体的定义仅是人们对地线电位的期望。HENRY给地线了一个更加符合实际的定义，他将地线定义为：信号流回源的低阻抗路径。这个定义中突出了地线中电流的流动。按照这个定义，很容易理解地线中电位差的产生原因。因为地线的阻抗总不会是零，当一个电流通过有限阻抗时，就会产生电压降。因此，我们应该将地线上的电位想象成象大海中的波浪一样，此起彼伏。</p>
<p>电容：电容器是一种能够储藏电荷。<br />
电感：主要起到滤波、振荡、延迟、陷波等作用，还有筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等作用。</p>
<p><strong>电容：</strong></p>
<p>电容器，通常简称其容纳电荷的本领为电容，用字母C表示。定义1：电容器，顾名思义，是‘装电的容器’，是一种容纳电荷的器件。英文名称：capacitor。电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路， 能量转换，控制等方面。定义2：电容器，任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体（包括导线）间都构成一个电容器。</p>
<p>电磁兼容性（EMC）是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。本文列举了电磁兼容性的专用术语。</p>
<p>E3电磁环境效应：（Electromagnetic EnvironmentEffect），复杂环境下的电磁影响关系, 这是当前最为热门的话题<br />
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<p>在高速PCB 设计中，过孔设计是一个重要因素，它由孔、孔周围的焊盘区和POWER 层隔离区组成，通常分为盲孔、埋孔和通孔三类。在PCB 设计过程中通过对过孔的寄生电容和寄生电感分析，总结出高速PCB 过孔设计中的一些注意事项。</p>
<p>目前高速PCB 的设计在通信、计算机、图形图像处理等领域应用广泛，所有高科技附加值的电子产品设计都在追求低功耗、低电磁辐射、高可靠性、小型化、轻型化等特点，为了达到以上目标，在高速PCB 设计中，过孔设计是一个重要因素。</p>
<p><strong>1、过孔</strong></p>
<p><strong>作者：木子</strong></p>
<p><strong>一、 测试参数及测试条件</strong></p>
<p>我们一般通过测量陶瓷电容器的容值C、Q值/D.F.值、绝缘电阻I.R.值来初步判断电容的参数是否在规格范围内，是否存在不良。</p>
<p>要注意的是，再精密的仪器测出的数据也只是测量值，由于存在环境，设备等多方面因素干扰，测量值只能尽可能地接近真实值。另外，随着市场需求多样化，陶瓷电容的种类繁多，测试条件并未完全统一，针对具体的型号的测量，请以对应规格书中标注的为准。</p>
<p>复位源是导致单片机内部复位操作的源泉，大致可分为七种：上电复位（POR）﹑人工复位（MRST）﹑电源欠电压复位（LVR）﹑看门狗复位（WDR）﹑软件复位（SWR）﹑软硬件复位（SHR）﹑和非法地址复位（IAR）。</p>
<p><strong>一﹑上电复位电路</strong></p>
<p>PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。</p>
<p>随着电子信息产品的小型化以及无铅无卤化的环保要求，PCB也向高密度高Tg以及环保的方向发展。但是由于成本以及技术的原因，PCB在生产和应用过程中出现了大量的失效问题，并因此引发了许多的质量纠纷。为了弄清楚失效的原因以便找到解决问题的办法和分清责任，必须对所发生的失效案例进行失效分析。</p>
<p><strong>失效分析的基本程序</strong></p>
<p><strong>如何为开关电源电路选择合适的元器件和参数？</strong></p>
<p> 很多未使用过开关电源设计的工程师会对它产生一定的畏惧心理，比如担心开关电源的干扰问题、PCB layout问题、元器件的参数和类型选择问题等。其实只要了解了，使用开关电源设计还是非常方便的。</p>
<p> 一个开关电源一般包含有开关电源控制器和输出两部分，有些控制器会将MOSFET集成到芯片中去，这样使用就更简单了，也简化了PCB设计，但是设计的灵活性就减少了一些。</p>
<p>PCB设计，在不少人眼中是体力活，然而一直以来，一个方案的前期，我都是亲自布局布线，只有到了定型之后的一些修改才交给同事负责，但也会一一跟他们讲解为什么要这样布线。同事设计的PCB板，我也经常点评一番，指出缺失的地方，这样同事在PCB设计上都有较大的提高。</p>
<p>年前同事负责布的一块步进电机驱动板，性能指标老是达不到文档提到的性能，虽然能用，大电流丢步，高速上不去，波形差，在深入分析之后发现违背了一些PCB布线的基本原则，修改之后性能就非常好，这让我再一次的感受到PCB布线的重要性，尤其是我们经常做大功率电源、传感器这类对PCB布线要求极为严格的。</p>
<table border="1" height="9265" width="670">
<tbody>
<tr height="30">
<td height="22" width="76" x:str=""> </td>
<td height="22" width="305" x:str=""><strong>按部位分类</strong></td>
<p>通常情况下，振荡电路要求负载电容量约为3pF至2200pF，所以有很好频率特性的陶瓷电容器十分适合作振荡电路中的加载电容器。</p>
<p>CERALOCK®的振荡频率随负载电容的变化而变化，因此，村田推荐选择高精度、具有高Q值的温漂补偿、温度系数为“0”的CERALOCK® (公差为“J”，温度特性为“CH”)。一般情况下，使用总公差为±20%的电容器不会有问题。总公差包括初始公差以及温度从-20°C升至80°C时产生的电容值变动。根据所使用的集成电路的情况，可能会出现异常振荡或停振的现象，但是这种现象很少见。</p>
<p>从村田公司的评价结果来看，在E6系统范围内，如果负载电容比推荐的常数增加或减少了两级，但仍能产生稳定的振荡，就不会出现任何问题。</p>
<p><strong>开关耐压与漏电要求</strong></p>
<p>当开关电源的输入、输出电压交流超过36V, 直流超过42V 时，需要考虑触电问题。安规规定：任何两个可触及件或任何一个可触及件与电源的一极间漏电不要超过 及件与电源的一极间漏电不要超过0.7mAp 或直流 2mA。</p>
<p>输入电压为开关电源220V时，其冷热地之间的爬电距离不能小于6mm，两端口线间的间距必须大于3mm。</p>
<p>开关变压器的初次级之间的耐压要求使用交流3000v，设定漏电流为10mA。进行1分钟的测试，其漏电流必须小于10mA.</p>
<p>近几年，网络数量的增加、更严格的设计约束和布线密度，以及向高速度、高密度项目的逐步迁移，加剧了PCB的复杂性。幸运的是，PCB设计工具近年来已得到稳步发展，以应对这种日渐复杂的设计领域所带来的挑战。一项重大改变——3D功能的采用，有望使设计者可以兼顾设计创新和全球市场的竞争力。</p>
<p><strong>3D设计面临的挑战</strong></p>
<p>传统上，电路板设计者都依赖于设计样机，以便在制造前确保设计的形状、适配度和功能性。虽然可行，但这种方法有许多缺点。</p>
<p>首先，在制造出实际样机之前设计者不能确定电路板是否适合。</p>
<p>PCB设计中是使用贴片磁珠还是使用贴片电感主要取决于应用场景。如：在谐振电路中需要使用贴片电感；在消除不需要的EMI噪声时，使用贴片磁珠则是最佳的选择。</p>
<p>1、磁珠的单位是欧姆，而不是亨特，这一点要特别注意。因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的，阻抗的单位也是欧姆。磁珠的 DATASHEET上一般会提供频率和阻抗的特性曲线图，一般以100MHz为标准，比如1000R 100MHz，意思就是在100MHz频率的时候磁 珠的阻抗相当于600欧姆。</p>
