PCB布線與EMC優(yōu)化經(jīng)典案例分享

電磁兼容性(EMC)是開關(guān)電源的設(shè)計難點(diǎn)之一，需綜合考慮PCB布線、變壓器設(shè)計、EMC濾波器結(jié)構(gòu)等因素。
芯朋微技術(shù)團(tuán)隊(duì)本期為大家分享幾個EMC優(yōu)化典型案例，說明PCB布線的重要性。
★案例一：傳導(dǎo)優(yōu)化
問題描述：
該案例為5V2A帶Y充電器，原始PCB布線如圖1，傳導(dǎo)測試結(jié)果（圖2）在500kHz附近裕量不足3dB。

圖1 5V2A充電器原始布線

圖2 5V2A充電器原始布線傳導(dǎo)結(jié)果

原因分析：
由于主控PSR芯片工作在電流斷續(xù)模式，在去磁結(jié)束后存在勵磁電感與寄生電容振蕩，該振蕩頻率約為500kHz。由圖1布線可見LN線(即橋堆輸入部分)離SW干擾源(D1正極)較近，部分開關(guān)干擾串入LISN導(dǎo)致傳導(dǎo)裕量不足。
改善對策：
改善PCB布線如圖3，相同電路參數(shù)下，增大LN線與SW干擾源空間距離，500kHz傳導(dǎo)裕量增大至6dB以上(圖4)。

圖3 5V2A充電器改善布線

圖4 5V2A充電器改善布線傳導(dǎo)結(jié)果

★案例二：輻射優(yōu)化
問題描述：
該案例為5V3.4A充電器，原始PCB布線如圖5，輻射測試40MHz超標(biāo)7dB以上（圖6）。

圖5 5V3.4A充電器原始布線

圖6 5V3.4A充電器原始布線輻射結(jié)果

原因分析：
主開關(guān)管Drain極為強(qiáng)干擾源， RCD吸收用以減弱此干擾量，圖5中RCD吸收遠(yuǎn)離Drain極，造成干擾量擴(kuò)散。
改善對策：
改善PCB布線如圖7，由于RCD吸收靠近Drain極，干擾能量迅速被吸收，輻射裕量改善15dB（圖8）。

圖7 5V3.4A充電器改善布線

圖8 5V3.4A充電器改善布線輻射結(jié)果

★案例三：EFT優(yōu)化
問題描述：
該案例為12V0.5A去Y適配器，原始PCB布線如圖9（共模電感在整流橋前面，紅色標(biāo)注為干擾源，黃色標(biāo)注為主控芯片的反饋回路），存在EFT 2kV掉電重啟問題。

圖9 12V0.5A適配器原始布線

原因分析：
主控反饋回路太長且靠近干擾源。
改善對策：
改善PCB布線如圖10(共模電感放整流濾波后，黑色標(biāo)注為GND，黃色標(biāo)注為主控反饋回路)，由于反饋回路大幅縮短且被地線包圍，EFT輕松通過4kV 標(biāo)準(zhǔn)A。

圖10 12V0.5A適配器改善布線

★案例四：ESD優(yōu)化
問題描述：
該案例為12V1A帶Y適配器，原始PCB布線如圖11，存在主控芯片在適配器ESD測試后高概率損壞問題。

圖11 12V1A適配器原始布線

原因分析：
主控信號回路VDD GND與Y-Cap GND共線，干擾能量通過Y電容耦合損壞芯片。
改善對策：
改善PCB布線如圖12，主控信號回路VDD GND與Y-Cap GND分開，ESD輕松通過8kV接觸/15kV空氣 標(biāo)準(zhǔn)A。

圖12 12V1A適配器改善布線