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PWM驅(qū)動(dòng)電路的PCB輻射抑制

  • 2025-03-19 10:43:00
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在PCB設(shè)計(jì)中,PWM驅(qū)動(dòng)電路的輻射抑制是一個(gè)關(guān)鍵問題。PWM信號(hào)的快速上升和下降沿會(huì)產(chǎn)生高頻噪聲,從而導(dǎo)致電磁干擾(EMI)。為了有效抑制PWM驅(qū)動(dòng)電路的輻射,可以采取以下措施:


1. 優(yōu)化布局:將噪聲源元件(如MOSFET)與敏感元件(如微控制器)分開,減少它們之間的耦合路徑。合理安排元件位置,避免長(zhǎng)距離的信號(hào)傳輸,以降低輻射風(fēng)險(xiǎn)。

2. 使用屏蔽技術(shù):在噪聲源周圍設(shè)置屏蔽罩或使用屏蔽材料,可以有效阻擋電磁波的傳播。例如,使用金屬屏蔽罩將MOSFET等噪聲源元件包圍起來,減少其對(duì)周圍元件的干擾。

3. 增加濾波電路:在PWM信號(hào)的輸出端增加濾波電路,如低通濾波器或共模扼流圈,可以有效濾除高頻噪聲成分,降低輻射強(qiáng)度。

4. 選擇合適的元件:使用具有較低電磁輻射特性的元件,如屏蔽電感、低噪聲MOSFET等,有助于從源頭上減少輻射。

5. 控制信號(hào)完整性:確保PWM信號(hào)的完整性,避免信號(hào)反射和振鈴,減少高頻噪聲的產(chǎn)生。合理設(shè)計(jì)信號(hào)線的阻抗匹配,使用終端電阻等方法可以有效改善信號(hào)質(zhì)量。

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MOSFET開關(guān)環(huán)路的磁通最小化布局:

MOSFET開關(guān)環(huán)路中的磁通量是影響EMI的重要因素之一。為了最小化磁通量,從而降低EMI,可以采取以下布局策略:

1. 縮短導(dǎo)線長(zhǎng)度:盡量縮短MOSFET與相關(guān)元件(如電感、電容)之間的連接導(dǎo)線長(zhǎng)度,減少環(huán)路面積,從而降低磁通量。

2. 優(yōu)化元件位置:合理安排MOSFET、電感和電容的位置,使它們形成緊湊的布局,避免不必要的迂回布線。

3. 使用多層板設(shè)計(jì):利用多層PCB的優(yōu)勢(shì),將開關(guān)環(huán)路布置在相鄰的內(nèi)層,通過地平面的屏蔽作用,減少磁通量的泄漏。

4. 增加地平面覆蓋:在開關(guān)環(huán)路周圍增加地平面覆蓋,利用地平面的低阻抗特性,形成回流路徑,減少磁通量的產(chǎn)生。

5. 采用差分布線:對(duì)于開關(guān)環(huán)路中的關(guān)鍵信號(hào)線,采用差分布線方式,可以有效抵消磁場(chǎng)的相互影響,降低磁通量。


死區(qū)時(shí)間調(diào)整對(duì)PCB近場(chǎng)輻射的影響:

死區(qū)時(shí)間是指在MOSFET開關(guān)過程中,兩個(gè)MOSFET同時(shí)截止的時(shí)間間隔。合理調(diào)整死區(qū)時(shí)間對(duì)PCB近場(chǎng)輻射有重要影響:

1. 減少開關(guān)噪聲:適當(dāng)增加死區(qū)時(shí)間,可以避免兩個(gè)MOSFET同時(shí)導(dǎo)通導(dǎo)致的直通電流,減少開關(guān)噪聲的產(chǎn)生,從而降低近場(chǎng)輻射。

2. 優(yōu)化電磁兼容性:通過調(diào)整死區(qū)時(shí)間,使開關(guān)過程更加平滑,減少高頻諧波的產(chǎn)生,改善電磁兼容性。

3. 平衡效率與輻射:死區(qū)時(shí)間的調(diào)整需要在效率和輻射之間取得平衡。過長(zhǎng)的死區(qū)時(shí)間可能導(dǎo)致效率降低,而過短的死區(qū)時(shí)間則可能增加輻射。

4. 結(jié)合布局優(yōu)化:在調(diào)整死區(qū)時(shí)間的同時(shí),配合合理的PCB布局,如縮短開關(guān)節(jié)點(diǎn)的布線長(zhǎng)度、增加地平面覆蓋等,可以進(jìn)一步降低近場(chǎng)輻射。


多層板中分散式去耦電容矩陣設(shè)計(jì):

在多層PCB設(shè)計(jì)中,采用分散式去耦電容矩陣可以有效提高電源的穩(wěn)定性和信號(hào)的完整性:

1. 均勻分布電容:將去耦電容均勻分布在電源層和地平面之間,形成矩陣式布局,確保每個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)都有足夠的去耦電容支持。

2. 選擇合適電容值:根據(jù)電路的需求,選擇不同容值的電容進(jìn)行組合,以覆蓋不同的頻率范圍,提供更全面的去耦效果。

3. 優(yōu)化布線路徑:確保去耦電容的連接路徑盡可能短且直接,減少寄生電感和電阻的影響,提高去耦效率。

4. 考慮高頻特性:在高頻應(yīng)用中,選擇具有低等效串聯(lián)電阻(ESR)和低等效串聯(lián)電感(ESL)的電容,以更好地抑制高頻噪聲。

5. 結(jié)合屏蔽技術(shù):在分散式去耦電容矩陣的基礎(chǔ)上,結(jié)合屏蔽技術(shù),如在關(guān)鍵區(qū)域設(shè)置屏蔽罩,進(jìn)一步提高EMI抑制效果。