ZHCAAB5 September 2020 TPS55288 , TPS55288-Q1 , TPS552882 , TPS552882-Q1
2.3.1 在關(guān)鍵環(huán)路下添加接地平面
我們可通過(guò)緊湊的布局最大限度地減小關(guān)鍵環(huán)路面積 A，但是，這種方法會(huì)受到元件物理尺寸的限制。為了獲得低 EMI，我們可采取的其中一項(xiàng)重要措施便是在開關(guān)環(huán)路下添加接地平面。將整層 GND 覆銅平面置于開關(guān)環(huán)路下方即可為電路建立無(wú)源屏蔽。根據(jù)楞次定律，屏蔽層中的電流會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)來(lái)抵消原有開關(guān)回路磁場(chǎng)。結(jié)果是磁通量減少，因此等效環(huán)路面積將減小，EMI 性能將提高。
在包含接地平面的多層 PCB 中，給定環(huán)路的近似電感可通過(guò)Equation3 計(jì)算：
- μo=4π x 10-7
- h 是信號(hào)層和地平面之間的絕緣厚度。
- Wg 是接地平面的寬度。
根據(jù)Equation3，我們可以看到，接地平面越寬越大，信號(hào)環(huán)路電感就越小。接地平面和信號(hào)環(huán)路之間的絕緣厚度越薄，也會(huì)使電感減小。
表 2-1 給出了不同 PCB 板上給定環(huán)路的電感。我們可以看到，對(duì)于信號(hào)層和接地平面之間絕緣厚度為 0.4mm 的 4 層 PCB，布線電感比 1.6mm 厚的 2 層 PCB 小得多。因此，放置一個(gè)與關(guān)鍵環(huán)路距離最小的實(shí)心接地平面是降低 EMI 的有效方法之一。
|
PCB |
h (mm) |
Wg(mm) |
L(nH) |
|---|---|---|---|
|
2 層 PCB |
1.6 |
10 |
4.8 |
|
4 層 PCB |
0.4 |
10 |
1.2 |
圖 2-3 所示為 2 層 PCB 和 4 層 PCB 的橫截面。圖 2-4 所示為 2 層 PCB 的輻射 EMI 結(jié)果，圖 2-5 所示為 4 層 PCB 的輻射 EMI。層疊方式和 PCB 橫截面與圖 2-4 所示類似。元件放置方式和測(cè)試條件均相同時(shí)，4 層 PCB 的輻射 EMI 減少了 15dBuV/m 以上。
圖 2-3 兩層板和四層板的橫截面
圖 2-4 2 層 PCB 的輻射 EMI 結(jié)果
圖 2-5 4 層 PCB 的輻射 EMI 結(jié)果