LAYOUT 是 EMI 設計中非常重要的一項,很大程度上決定了EMI的成功與否。所以在PCB繪制時需要對電路中重點節點預留調試點,并且縮短功率回路的環路面積
內容大綱
- PFC電路EMI規劃
- AHB電路EMI規劃
- EMI調試點
- PCB散熱處理
/***PFC電路EMI規劃***/
- 上圖中紅色線條為PFC主功率回路,其中G1部分為PFC功率地,功率地走線需要越粗越好且環路面積越小越好;
- G2部分為PFC芯片信號地,芯片各引腳的地均需統一接到VCC供電地,然后統一連接到PFC輸出大電解電容的負極;
- PFC電感磁芯需要包銅箔并接到主電容地,需要單獨接到主電容的負極;
- PFC MOS驅動信號環路要盡可能下,且驅動電阻需要靠近MOS的柵極處,采樣GaN,驅動的地需要連接SK腳并回到芯片地,避免與功率管的Source直連,防止干擾。
- PFC 漏極為高壓動點,鋪銅走線需要短且面積小。控制芯片的信號線需要遠離PFC漏極,避免信號耦合;
- PFC電路中GND走線,盡可能包圍PFC漏極動點,改善EMI;
- 如果PFC二極管離主電容距離較遠,需要在主電容前添加一顆高壓電容做旁路使用
/***AHB電路EMI規劃***/
- 圖中紅線路徑為上下管功率回路,環路面積越小越好;
- 橋臂中點HB為高壓動點,鋪銅面積不能過大,需要遠離VS和FB等低壓信號走線;
- 高壓處LAYOUT時需要注意爬電距離
- CS 是負壓采樣,需要用最短走線(遠離動點)連接到采樣電阻端,避免 ESL 影響采樣;
- FB,VCC,VCCH 電容緊靠芯片放置,當 VCC 電解電容遠離芯片時,必須要在緊靠芯片 VCC 引腳放置大于 100nF 的貼片電容;
- FB 走線遠離高壓動點,FB 環路盡量小;
- VS 下偏電阻緊靠芯片,VS 采樣走線遠離動點,盡量減小環路;
- 芯片信號地G6,G5 單點接地到 G4,G4 最短長度接到 G3 地;G3 是功率地;
/***EMI調試點***/
- 磁珠:在設計時,在 PFC電感輸出端,AHB上橋臂漏極 添加貼片磁珠。方便后期調試,建議多顆磁珠并聯,減少損耗,磁珠對輻射有良好的效果;使用風華 CBM 大電流磁珠系列,更低的 RDC;
- 在PFC主電容的前后預留高壓貼片電容位置,環路要小。
- 預留多個 Y 電容設計,方便后期靈活調試,不同容量的 Y 電容,對改善傳導/輻射作 用很大。具體的接法有
- 1)L-輸出GND,輸出GND-PFC主電容GND,PFC主電容GND-輸出正;
- 2)N-輸出GND,輸出GND-PFC主電容+,PFC主電容+-輸出正;
- 共模電感的選擇,推薦預留兩顆共模電感位置,采用環形并繞電感,輻射濾波效果更 好;如果傳導余量不夠,可以選擇第二個用大感量共模電感,如 SQ 系列。
/***散熱處理***/
- 發熱元器件分開擺放,避免各個熱源互相傳導,比如整流橋/初級 IC/變壓器,IC 盡量 不要放到變壓器下面包括變壓器背面下方,變壓器是面積最大的熱源,會導致熱量傳導到 IC;
- IC 的 GND 引腳需要大面積鋪銅,由于 GND 是靜點,大面積鋪銅不會對 EMI 產生不利影 響,芯片正面的 GND 大面積銅皮尤為重要,芯片的背面盡可能鋪銅,且通過打多個過 孔傳導熱量;
- AHB IC的散熱,主要依靠 GND,HB 和 VIN;但是 HB 是開關動點,不宜大面積鋪銅,會對 EMI 有不利影響,而且大面積動點會干擾到低壓信號;鋪銅散熱:第一優先芯片 GND 大面積鋪銅,第二優先 VIN 大面積鋪銅,最后 HB;
- 外加散熱墊/散熱膠,并用散熱片包裹輔助散熱,銅皮需要接地且短路,對 EMI 有 好的改善;