Do đặc tính chuyển mạch của nguồn điện chuyển mạch, rất dễ khiến nguồn điện chuyển mạch tạo ra nhiễu tương thích điện từ lớn. Là kỹ sư cung cấp điện, kỹ sư tương thích điện từ hoặc kỹ sư bố trí PCB, bạn phải hiểu nguyên nhân gây ra sự cố tương thích điện từ và có biện pháp giải quyết, đặc biệt là Kỹ sư bố trí cần biết cách tránh sự giãn nở của các điểm bẩn. Bài viết này chủ yếu giới thiệu những điểm chính của thiết kế PCB cung cấp điện.

1. Một số nguyên tắc cơ bản: dây nào cũng có trở kháng; dòng điện luôn tự động chọn đường đi có trở kháng nhỏ nhất; cường độ bức xạ liên quan đến dòng điện, tần số và diện tích vòng lặp; nhiễu chế độ chung có liên quan đến điện dung lẫn nhau của tín hiệu dv/dt lớn với mặt đất; Nguyên tắc giảm EMI và tăng cường khả năng chống nhiễu là tương tự nhau.

2. Bố trí nên được phân chia theo nguồn điện, analog, digital tốc độ cao và từng khối chức năng.

3. Giảm thiểu diện tích của vòng lặp di/dt lớn và giảm chiều dài (hoặc diện tích, chiều rộng của đường tín hiệu dv/dt lớn). Việc tăng diện tích dấu vết sẽ làm tăng điện dung phân bố. Cách tiếp cận chung là: chiều rộng dấu vết Cố gắng càng lớn càng tốt, nhưng loại bỏ phần thừa) và cố gắng đi theo đường thẳng để giảm vùng ẩn nhằm giảm bức xạ.

4. Nhiễu xuyên âm cảm ứng chủ yếu là do vòng di / dt lớn (ăng-ten vòng) gây ra và cường độ cảm ứng tỷ lệ thuận với độ tự cảm lẫn nhau, do đó điều quan trọng hơn là phải giảm độ tự cảm lẫn nhau với các tín hiệu này (cách chính là giảm diện tích vòng lặp và tăng khoảng cách); Nhiễu xuyên âm tình dục chủ yếu được tạo ra bởi các tín hiệu dv/dt lớn và cường độ cảm ứng tỷ lệ thuận với điện dung lẫn nhau. Tất cả điện dung lẫn nhau với các tín hiệu này đều giảm (cách chính là giảm diện tích ghép hiệu quả và tăng khoảng cách. Điện dung lẫn nhau giảm khi tăng khoảng cách. Nhanh hơn) là quan trọng hơn.

5. Cố gắng sử dụng nguyên tắc hủy vòng lặp để giảm hơn nữa diện tích của vòng lặp di/dt lớn, như trong Hình 1 (tương tự như cặp xoắn
Sử dụng nguyên tắc hủy vòng lặp để cải thiện khả năng chống nhiễu và tăng khoảng cách truyền):

Hình 1, Hủy vòng lặp (vòng quay tự do của mạch tăng áp)

6. Giảm diện tích vòng lặp không chỉ làm giảm bức xạ mà còn giảm độ tự cảm của vòng lặp, giúp hiệu suất mạch tốt hơn.

7. Việc giảm diện tích vòng lặp đòi hỏi chúng ta phải thiết kế chính xác đường dẫn trở lại của từng dấu vết.

8. Khi kết nối nhiều PCB thông qua đầu nối, cũng cần xem xét giảm thiểu diện tích vòng lặp, đặc biệt đối với tín hiệu di/dt lớn, tín hiệu tần số cao hoặc tín hiệu nhạy cảm. Tốt nhất là một dây tín hiệu tương ứng với một dây nối đất và hai dây càng gần nhau càng tốt. Nếu cần, có thể sử dụng dây xoắn đôi để kết nối (chiều dài của mỗi dây xoắn đôi tương ứng với bội số nguyên của nửa bước sóng nhiễu). Nếu mở thùng máy tính ra, bạn có thể thấy giao diện USB giữa bo mạch chủ và mặt trước được kết nối bằng một cặp xoắn, điều này cho thấy tầm quan trọng của kết nối cặp xoắn trong việc chống nhiễu và giảm bức xạ.

9. Đối với cáp dữ liệu, hãy cố gắng bố trí nhiều dây nối đất hơn trong cáp và làm cho các dây nối đất này phân bố đều trong cáp, điều này có thể giảm diện tích vòng lặp một cách hiệu quả.

10. Mặc dù một số đường kết nối giữa các bo mạch là tín hiệu tần số thấp, nhưng do các tín hiệu tần số thấp này chứa nhiều nhiễu tần số cao (thông qua dẫn truyền và bức xạ) nên rất dễ phát ra những nhiễu này nếu không được xử lý đúng cách.

11. Khi nối dây, trước tiên hãy xem xét dấu vết dòng điện lớn và dấu vết dễ bị bức xạ.

12. Bộ nguồn chuyển mạch thường có 4 vòng dòng: đầu vào, đầu ra, công tắc, quay tự do, (Hình 2). Trong số đó, các vòng dòng điện đầu vào và đầu ra gần như là dòng điện một chiều, hầu như không tạo ra emi nhưng dễ bị nhiễu; các vòng dòng chuyển mạch và quay tự do có di/dt lớn hơn, cần được chú ý.
Hình 2, Vòng dòng điện của mạch Buck

13. Mạch điều khiển cổng của ống mo (igbt) thường cũng chứa di/dt lớn.

14. Không đặt các mạch tín hiệu nhỏ, chẳng hạn như mạch điều khiển và mạch analog, bên trong các mạch điện áp cao, tần số cao và dòng điện lớn để tránh nhiễu.

Còn tiếp…..