关于PCB电磁兼容设计中的电源和接地探讨

李双力（广州海格通信集团股份有限公司，510663）



关于PCB电磁兼容设计中的电源和接地探讨

李双力
（广州海格通信集团股份有限公司，510663）

摘要：本文从电源和接地在电磁兼容中的干扰出发，对电磁兼容设计的处理对策进行了探究，希望为PCB电磁兼容设计中的电源和接地工作提供积极借鉴和建议。

关键词：PCB电磁兼容设计；电源；接地

0 引言

电子产品的更新和换代是与电子技术的进步相联系的，而随着电子技术的迅速发展，我国电子产品逐渐朝着小型化以及密集化方向发展，PCB电磁兼容设计中电子产品的小型化与密集化给PCB电磁兼容设计工作带来了许多干扰，电磁兼容设计中电源和接地是比较关键的工作，因此面对电子产品的发展以及电磁兼容设计的干扰，需要在明确电磁兼容设计干扰的基础上，对电磁兼容设计工作进行优化。

1 电源和接地在电磁兼容中的干扰分析

电源电路是电子电路和电网相连接的媒介，而噪声则是干扰电磁兼容设计的最为主要的原因，随着PCB电路板设计的发展，电磁兼容设计中的电源压力也是造成电路不稳定的一个重要原因，主要体现在以下几个方面：首先，电子元器件在电子产品中的应用给电子产品的使用以及应用带来便利的同时，也给电子产品的内部设计性能提出了更高的要求，而电子产品技术更新速度如果无法和电磁兼容设计工作相一致，则需要进行优化。此时，DPS芯片、CPU等都是电子产品的逻辑元件，一旦这些逻辑元件受到干扰，则电子产品的性能也会大大降低。PCB电磁兼容设计中电磁干扰主要是由于电源线和地线所产生的阻力所导致的，因此，面对PCB电磁兼容性较差的状况，需要对地线以及电源线的兼容设计进行分析和优化，以此提升电磁兼容性能。同时，对于高速电路而言由于电流速度比较快，PCB电路板设计也不同于普通电路板设计要求，需要将快速变化的电流与电磁兼容设计工作相结合。此外，但多个电路同时使用一个电源线时，也会产生对电路较大的干扰和负担，电路信号也将受到一定的影响，信号也会受到一定的限制。电路与电路之间相互交叉使用，将会产生公共阻抗干扰，同时，公共阻抗干扰相比于单线干扰其影响作用更加明显。

图1

图2

2 电磁兼容设计的处理对策

2.1 电源线的电磁兼容设计和处理

电源线的电磁兼容设计和处理作为PCB电磁兼容设计中的重要方面，对于稳定PCB电路具有基础性的作用，而电源线的电磁兼容设计和处理主要可以从以下几个方面出发：第一，电源线的宽度不是任意设置的，而是要根据PCB电流通过的强度加以调节，电源线宽度设置的科学可以大大减少环路运行过程中产生的电流阻力。此外，电源线、地线的铺设也是十分重要的，电源线以及地线在铺设过程中，要注意其走向的设计。一般而言，电源线以及底线的走向要和电流传递的方向保持同方向。而对于PCB电磁兼容设计而言，电源线以及底线的走向要和数据传输的方向相同。而当电源线和地线与数据传输方向一致时，PCB电磁兼容过程中的噪声问题也将会被解决。第二，引脚长度要合理设置。贴片元件的使用是提升引脚适宜性的重要举措，在使用贴片元件的过程中，电容供回路面积的减少是十分必要的，而贴片元件可以减少元件分布电感的不良影响，电磁兼容设计过程中元件分布电感的影响是导致噪声的一个关键性因素。之所以能够实现元件分布电感的平衡，原因就在于引脚长度缩短。

图3 并联单点接地

图4 串并联混合单点接地

2.2 地线的电磁兼容设计处理

地线的电磁兼容设计处理主要是为了减少地环路的干扰，同时消除噪声对于PCB 电磁兼容的不良影响下。而地线的电磁兼容设计处理主要从以下几个方面做起：第一，环路电流的形成是地环路干扰存在的主要原因，而要想能够切实减少环路电流的形成，必须首先对地线进行电磁兼容设计，具体来说，隔离器、共模扼流等的使用就是减少环路电流的主要举措，在环路电流的形成过程中，公共阻抗是主要产生作用的因素，而为了避免环路电流与环路地线设计产生冲突，需要在地环路附近敷设一层加粗地线，以此防止环路电流的形成，造成噪声干扰。此外，极限位置要确保其精确度。对于多层板的地线层，要进行专门设置。同时，在PCB电磁兼容设计过程中，调压相关切换装置的安装工作也是调整噪声干扰的重要举措，但噪声干扰超过一定限度时，切换装置的调试可以在一定程度上减少噪声。

第二，公共部分的阻力也是造成地线电磁兼容设计干扰的主要因素，而为了使得地线电磁兼容设计能够顺利进行，公共部分的电磁兼容设计则是最为关键性的工作，将地线加粗或者进行敷设处理都是可以避免公共部分的阻力的。因此，通过改变接地方式可以将并联单点进行处理和优化设计，同时，在串并联设计过程中，单点接地的产生也是可以最大限度的消除公共部分的阻力的。第三，数字地和模拟地要相互分立。数字地和模拟地一方面要相互分立；另一方面，要将数字地进行单独设计，同时模拟地不能对数字地进行干扰。在串并联相互接地的过程中，为了防止低频电路的干扰，单点地线接地是一个最为常见的方式但是该方式的使用并不能最大限度的减少干扰，因此，要将高频电路和串并联相融合。

2.3 有害物质检测

电子产品有害物质检测工作主要包括检测方法的运用、检测项目的确定以及废弃出口电子产品的回收等方面，下面将分别对其进行阐述：

第一，对电子产品有害物质检测取样的数量以及方法的运用。

第二，检测项目的确定。电子产品制作材料如同市场上出售的商品，质量不一，琳琅满目，电子产品供应商以及生产商需要根据具体环保项目确定对应的电子产品材料，这也有利于提高检测结果的准确度。检测主要通过以下几个方面进行：第一，依照生产流程工艺特点，确定电子产品的类别、数量，同时电子产品的各项指标必须达到国家标准。第二，全方位多角度的检测是重点，一些单位仅仅进行材料自测从而逃避正规权威检测机构的检测，电子产品存在的问题无法完全发现，由此造成了经济损失。因此，要将检测机构的检测与本单位自测有机结合，规范检测过程，保证检测结果的全面准确。第三，充分了解电子产品的的物理性质及化学性质，使得检测环境与环境对电子产品的影响降到最低，减少测量误差；不同性质的电子产品需要对应不同的检测级别，从而使监测数据更为精密科学。

第三，废弃电子产品的回收与销毁。检测过程完成后，一些不符合国家标准并将对人体安全造成危害的废弃电子产品需要进行及时的回收，必要时，有关单位要将废弃电子产品销毁，以免产生不良影响。

3 结语

综上所述，关于PCB电磁兼容设计中的电源和接地探究对于稳定电网运营以及提升电子技术效益具有重要的意义。因此，要切实解决电磁兼容设计中的电源和接地干扰问题，采取适当的抗干扰措施，将影响降到最低。

参考文献

［1］孟垂建.基于信号完整性的PCB仿真设计与分析研究［D］.哈尔滨工程大学，2013.

［2］李连生.无缆自定位地震仪电磁兼容设计［D］.吉林大学，2013.

［3］王艳龙.交通信号灯防电磁干扰设计研究［D］.中北大学，2014.

Discussion on power supply and grounding in EMC design of PCB

Li Shuangli
（Guangzhou Haige Communications Group Limited by Share Ltd，510663）

Abstract：This paper from the power and grounding in EMC interference of，electromagnetic compatibility design countermeasures explores the，hope for PCB electromagnetic compatible design of power supply and grounding work provides positive reference and suggestions.

Keywords：PCB electromagnetic compatibility design；power supply；grounding