PCB设计如何优化EMC效果？

19
10月

在 EMC 设计中 PCB，首先关心的是图层设置；电路板的层数由电源层、地层和信号层组成。在产品的EMC设计中，除了元器件的选择和电路设计之外，良好的PCB设计也是一个非常重要的因素。

PCB EMC设计的关键是尽量减少回流面积，使回流路径沿我们设计的方向流动。层数设计是PCB的基础，如何做好PCB层数设计，使PCB的EMC效果达到最佳？今天小编就和大家分享一下。

一、PCB层设计思路

PCB叠层EMC规划设计的核心是合理规划信号回流路径，尽量减少信号从板镜层回流的面积，从而消除或减少磁通量。

1.板镜层

镜面层是PCB内部与信号层相邻的一层完整的镀铜平面层（电源层、接地层）。主要功能如下：

(1)降低回流噪声：镜层可以为信号层回流提供一条低阻抗路径，尤其是在配电系统中有大电流流动时，镜层的作用更加明显。

(2)降低EMI：镜层的存在减少了信号和回流形成的闭环面积，降低了EMI；

(3)减少串扰：有助于控制高速数字电路中信号线之间的串扰问题，从镜层改变信号线的高度，可以控制信号线之间的串扰，高度越小，越小串扰；

(4) 阻抗控制，防止信号反射。

2、镜面层的选择

(1) 电源和地平面都可以作为参考平面，对内部走线有一定的屏蔽作用；

(2)相对而言，电源平面的特性阻抗较高，与参考电平存在较大的电位差，对电源平面的高频干扰较大；

(3)从屏蔽的角度来说，地平面一般接地，作为参考电平的参考点，其屏蔽效果远好于电源平面；

(4) 选择参考平面时，应优先选择地平面，其次选择电源平面。

二、磁通抵消原理：

根据麦克斯韦方程，独立的带电体或电流之间的所有电磁作用都通过它们之间的中间区域传输，无论是真空还是固体物质。在 PCB 中，通量总是在传输线中传播。如果射频回流路径与对应的信号路径平行，回流路径上的磁通与信号路径上的磁通方向相反，则它们相互叠加，从而获得磁通抵消的效果。

磁通抵消的本质是对信号回流路径的控制，如下图所示：

如何用右手定则解释信号层与地层相邻时的磁通抵消效应解释如下：

(1)当电流流过导线时，导线周围会产生磁场，磁场的方向由右手定则确定。

(2)当有两根靠得很近并平行的导线时，如下图所示，其中一根导电体漏出，另一根导电体流过，如果有电流流过导线是电流及其返回的电流信号，那么两个相反方向的电流相等，所以它们的磁场相等，但方向相反，所以它们相互抵消。