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实用EMI噪讯对策技术(11) DC电源与Ground

2025-10-042410安规与电磁兼容网

基板内的布线

基板内的电源与Ground线都必需制作共通阻抗,而且该阻抗必需非常低,如此一来共通阻抗造成的影响可以降至最低范围,这意味着电源线与Ground线的阻抗必需非常低。

在模拟低频电路基于去除共通阻抗的需要,通常使用称为「1点接地」的接地方式,电源导线若比照1点接地方式布线的话,可以获得极佳状态。不过电源导线若与Ground线比较,电源导线作1点接地的必要性并不高。

模拟高频电路使用Betta pattern,所谓「Betta pattern」原本称为「Betta earth」,不过电源pattern必需尽量采用Betta pattern方式。

数字基板高密度封装时经常使用4层以上的基板,多层电路基板可以降低电源与Ground的阻抗,pattern本身并无使用4层以上基板的必要性,主要是针对噪讯对策不得不使用多层电路基板,4层以上的基板价格相当高,建议读者不妨将电源与Ground的pattern尽量塞入有限的空间,藉此取代全部采用Betta pattern的设计。

电源Ground导线要求电源线与Ground线低阻抗特性,此外还需要设置旁通电容器(bypass condenser),利用旁通电容器与电源、Ground的连接,能够针使电源与Ground之间的高频波阻抗降低。导线亦即印刷基板的图案(pattern)具有阻抗,旁通电容器主要功能就是利用该阻抗抑制电压下降,不过此时必需注意不能完全仰赖旁通电容器降低导线的阻抗,建议读者采用图6所示2段旁通电容器设计方式补强。

  

第1段旁通电容器设置在电源与Ground进入基板处,如果基板内设有Regulator时,可以设置在Regulator出口处。设置在基板入口的旁通电容器,会针对基板导线撷取的噪讯发挥噪讯滤波功能。

为强化滤波目的某些设计合并使用电感,构成所谓的LC滤波器(L输入)结构。如图7所示,第2段旁通电容器设置在IC、电源、Ground附近。

原则上各IC都必需设置旁通电容器,不过IC的消费电流与动作频率很低,或是噪讯对策的重要性不严苛时,2~3个IC设置1个旁通电容器的比率即可。

  

旁通电容器2段化主要原因是单纯1段时,面对宽广频率效果有限,基板入口处的旁通电容器如果使用可以支持低频的大容量电容器,对低频频宽效果非常显著,此时可以使用数μ~数十μ铝质或是钽质电容器,基板的电容量越高必需使用容量越大的电容器。

IC附近的第2段旁通电容器必需具备高频效果,因此到旁通电容器与IC脚架的导线越短越好,如图8所示由于导线本身的电感会抵销旁通电容器的效果。

 电容器的种类与分类方法

「Condenser」一词有凝聚的意思,它被用来凝聚电气(电子)。电容器有许多种类彼此特性相异,它的形式、目的、用途也不相同。

图9是各种电容器的特性一览,图的上方是铝质电容器,下方是电解电容器的特性;表1 是各种电容器的特征一览(包含Styrol电容器与Mylar电容器)。
 

 

种类

极性

特征

陶瓷电容器

 

小容量,高频电路用

Mylar电容器

低温度变化

Styrol电容器

高容量精度

钽质电容器

体积小

电解电容器

大容量、大漏电电流

表1 各种电容器的特征

  

铝质电解电容器主要特征是小型、大容量、低价,缺点是频率特性较差;钽质电容器的频率特性比铝质电解电容器优秀,容量偏低、高价是主要缺点,钽质电容器经常被设置在基板的入口,当作旁通电容器使用。

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