数字及控制类的PCB EMC设计ppt课件.ppt

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1、数字及控制类的PCBEMC设计EMC研究室原晓霞程刚2007.04前言EMC设计流程已经启动；针对EMC设计流程大家共同讨论制定了五个CHECKLIST：《数字控制类产品EMC设计checklist》，《功率系统EMC设计checklist》，《功率模块的EMC设计查检表》，《PCB的EMC设计checklist》，《结构EMC设计checklist》，在以后产品设计中，将会依据这些CHECKLIST进行评审；本培训胶片针对《PCB的EMC设计CHECKLIST》完成的《数字及控制类PCBEMC设计》，对PCBEMC设计提供一些指导。主要内容一、层设置二、布局三、布线四、双面板回顾

2、两个内容差模辐射共模辐射回顾两个内容差模辐射共模辐射其中,E=有效辐射场（V/m)A=环面积（cm2)f=频率（MHz)Is=源电流（mA）l=走线或线缆的长度（m)r=辐射部件到接受天线的距离（m)层设置层数设置是否合理控制板层数多少是否考虑器件密度、层间结构、最密器件及5-5原则电源和地的总层数等于信号层数功率板层数多少是否考虑器件密度、功率线流向顺畅、功率密度。层设置及电源、地参考平面关键布线层是否与地平面相邻，优选两地平面之间对于没有加强绝缘要求的单板，电源和地层层间距≤10mil电源、地平面分割处理是否适当（分割间距≥100mil）电源平面是否相对相邻地平面内缩至少20H

3、布线层投影区是否在相邻平面层的投影区域之内过孔、焊盘等导致的参考平面缝隙长度是否≤500mil6层单板TOP、BOTTOM层是否无≥50MHZ的关键信号布线，否则采用GUARDLINE方式板级工作频率≥50MHZ的单板若第二层、倒数第二层为布线层，则TOP、BOTTOM层是否铺接地铜箔单板主要工作电源平面是否与对应地平面相邻主要元件面的相邻平面是否为地平面层的设置是否满足阻抗控制要求，兼顾层压结构对称层数设置是否合理控制板层数多少是否考虑器件密度、层间结构、最密器件及5-5原则；单板器件的密度是决定层数的条件之一；5-5原则是EMC理论中决定层数的条件之一；所谓5-5原则，也即频率

4、大于5MHz，沿速率小于5ns的信号为高速信号，要求必须有完整地平面，布线时应尽量地层；层间结构决定层数，在实际应用往往都由层数决定层间结构，而非层间结构决定层数；此单板密度非常大，必须要有四层走线。因此要采用八层板。层数设置是否合理最密的器件也是决定层数的条件之一；如BGA封装的芯片，管脚非常密集，本身就要求了最多的走线层数；在实际操作中，通常最密的器件为CPU，要求的布线层相对于其他器件要多。在实际的应用中，成本也是决定单板层数的要因之一。又由于有成本的要求，不可能整个单板都采用同样多的层数，所以经常会把CPU升起来，做成CPU扣板；BGA封装CPU。层数设置是否合理电源和地的

5、总层数等于信号层数；电源平面紧临地平面；元件面紧临地平面；信号层紧临平面层；所以：通常四层板有2个走线层，通常选择S/G/P/S层间结构；通常六层板有3个走线层，通常选择S/G/S/P/G/S层间结构；增加PCB层数，增加地层，有利于改善PCB的EMC性能，经验值，每增加两个平面层，EMI改善10dB；层数设置是否合理功率板层数多少是否考虑器件密度、功率线流向顺畅、功率密度与功率模块有关，在此不再赘述。层设置及电源、地参考平面关键布线层应与地平面相邻，优选两地平面之间；目的是给信号提供回流。信号总是从阻抗最小的路径回流；电阻：直流状态下Trace对电流呈现的阻抗；阻抗：交流状态下T

6、race对电流呈现的阻抗；随着频率的升高，Trace阻抗远大于直流电阻。f<1kHz--R1kHz10kHz--L层设置及电源、地参考平面与地平面相邻的信号层通过地平面回流具有最低的回路阻抗，回路面积最小，产生的发射也最小；与单个地平面相邻的走线为微带线；两个地层间的信号线为带状线结构；层设置及电源、地参考平面对于没有加强绝缘要求的单板，电源和地层层间距≤10mil电源和地平面，构成一个天然的电容，平面电容ESR很小，没有ESL，接近理想电容；平面电容与平面间距成反比，距离越小，电容越大，去耦效果越好；理想电容的阻抗特性曲线。平面间电容的计算公式。层设

7、置及电源、地参考平面电源平面是否相对相邻地平面内缩至少20H；可有效降低电源平面引起的共模发射；所谓H，为电源平面与地平面之间的间距；层设置及电源、地参考平面电源、地平面分割处理是否适当（分割间距≥100mil）；电源、地平面的分割是为了隔离共模噪声；当隔离带很小的时候噪声会通过平面之间的电容进行耦合，不能起到共模隔离的作用；如图左，原辅助源MOS管与GND的间隔只有25mil，导致辐射在90-300MHz频段内超标，在进场定位时发现，将散热铜皮割掉，加大分割距离，可