'教你一些電源PCB板EMC設計的技巧'

作者：桃花島主，老劉

隨著新能源智能網聯技術的發展，汽車設計中不再是常規的12V系統，一方面380V等高壓出現，另一方面在集成電路中1.3V等更低壓出現。同時設計過程中電源芯片不再只使用LDO，Buck和Boost電源的使用增多。從而電源的EMC設計顯得越來越重要，本文將一某電源PCB板為例，分析電源PCB板設計中常見問題，希望拋磚引玉，為各位解決電源模塊的EMC問題提供一些思路。

設計問題：

某硬件工程師設計完成的電源板PCB，如下圖所示。本板在進行EMC設計評審時發現存在大量的EMC問題和隱患，需要進行改版，否則將面臨著極大的EMC風險。從這個Layout各位能看出哪些問題呢？不妨在留言中寫出來。

問題一 接口濾波器件離接口太遠

影響：如圖所示，因為濾波電路離接口太遠，經過濾波的電源信號可能受到PCB中其他信號的干擾，造成二次汙染。另外一方面，外部進來的干擾因為沒有經過端口的濾波，可能會直接影響PCB中的其他信號，產生抗干擾問題。

問題二 接口濾波器件未垂直成列布置

影響：如圖所示，因為接口濾波電路未垂直成列布置，比如第一路的電源已經經過濾波了，到了接口處應該是很乾淨的信號了，但是如上圖所示的Layout，很有可能第二路的干擾又耦合到第一路了。

問題三 電源濾波器件未佈置在一起

影響：電源濾波是組合拳，不是單靠某一個器件來實現的。為了達到很好的濾波效果，原理圖設計時需要模塊化，Layout設計時也需要模塊化。

問題四 開關電源輸入輸出迴路太大

影響：輻射干擾的產生一般是因為迴路太大，電流無法快速的流回去，而通過輻射發射出去。在電源Layou設計時應儘量減小電源迴路，較小對外干擾，同時迴路小，也可以減小串擾的可能性。

設計思路：

對於開關電源板在PCB佈線時，總的思路是控制好輸入整流濾波環路、功率環路、輸出整流環路、輸出濾波環路的迴路面積，環路要小，佈線要短！

整改設計：

優化後重新設計的PCB如下圖。

EMC Layout設計要點

1. 敏感信號遠離大電流信號，特別是頻率信號，且不要平行走線。
2. 電流回路走線儘量小。
3. 模擬地、功率地需要分開，可以通過過孔或者星型點連在一起。
4. 多路IC供電，可以並聯單點接地，減少串擾。
5. 控制迴路與功率迴路分開。
6. 去耦電容需要靠近IC 電源Pin放置。
7. 電源做好多階濾波，較小電容靠近芯片Pin。
8. 防反、鉗位保護的器件靠近連接器放置。
9. 做好高壓地低壓地的隔離設計。
10. 注意安規走線的間距。
11. 對於高速信號還需要考慮電源阻抗、諧振、直流壓降的影響。

電源是EMC設計中的老大難問題，做好電源EMC設計非一朝一夕之功。只好在電路設計中做好濾波考慮，在Layout設計中處理好細節，才能做好EMC性能好的電源。