1.2 電感高頻濾波特性
    圖5中的電流環(huán)路類(lèi)似于一匝線圈的電感。高頻交流電流所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)R(t)將環(huán)繞在此環(huán)路的外部和內(nèi)部。如果高頻電流環(huán)路面積(Ac)很大，就會(huì)在此環(huán)路的內(nèi)外部產(chǎn)生很大的電磁干擾。

    電感的基本公式是

    從式(5)可知，減小環(huán)路的面積(Ac)和增加環(huán)路周長(zhǎng)(lm)可減小L。

    電感通常存在等效并聯(lián)電阻(EPR)和等效并聯(lián)電容(Cp)二個(gè)寄生參數(shù)。圖6是電感在不同工作頻率下的阻抗(ZL)。

    諧振頻率(fo)可以從電感自身電感值(L)和它的等效并聯(lián)電容值(Cp)得到，即

     
    當(dāng)一個(gè)電感工作頻率在fo以下時(shí)，電感阻抗隨頻率的上升而增加，即

      
    當(dāng)電感工作頻率在fo以上時(shí)，電感阻抗隨頻率的上升而減小，即

     
    當(dāng)電感工作頻率接近fo時(shí)，電感阻抗就等于它的等效并聯(lián)電阻(REPR)。

    在開(kāi)關(guān)電源中電感的Cp應(yīng)該控制得越小越好。同時(shí)必須注意到，同一電感量的電感會(huì)由于線圈結(jié)構(gòu)不同而產(chǎn)生不同的Cp值。圖7就顯示了同一電感量的電感在二種不同的線圈結(jié)構(gòu)下不同的Cp值。圖7(a)電感的5匝繞組是按順序繞制。這種線圈結(jié)構(gòu)的Cp值是l匝線圈等效并聯(lián)電容值(C)的1／5。圖7(b)電感的5匝繞組是按交叉順序繞制。其中繞組4和5放置在繞組1、2、3之間，而繞組l和5非常靠近。這種線圈結(jié)構(gòu)所產(chǎn)牛的Cp是1匝線圈C值的兩倍。

    可以看到，相同電感量的兩種電感的Cp值居然相差達(dá)數(shù)倍。在高頻濾波上如果一個(gè)電感的Cp值太大，高頻噪音就會(huì)很容易地通過(guò)Cp直接耦合到負(fù)載上。這樣的電感也就失去了它的高頻濾波功能。

    圖8顯示了在一個(gè)PCB上Vin通過(guò)L至負(fù)載(RL)的不同走線方式。為了降低電感的Cp,電感的二個(gè)引腳應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。而Vin正極至RL和Vin負(fù)極至RL的走線應(yīng)盡量靠近。

    電源排版基本要點(diǎn)2 電感的寄生并聯(lián)電容應(yīng)盡量小，電感引腳焊盤(pán)之間的距離越遠(yuǎn)越好。

1.3 鏡像面
    電磁理論中的鏡像面概念對(duì)設(shè)計(jì)者掌握開(kāi)關(guān)電源的PCB排版會(huì)有很大的幫助。圖9是鏡像面的基本概念。

    圖9(a)是當(dāng)直流電流在一個(gè)接地層上方流過(guò)時(shí)的情景。此時(shí)在地層上的返回直流電流非常均勻地分布在整個(gè)地層面上。圖9(h)顯示當(dāng)高頻電流在同一個(gè)地層上方流過(guò)時(shí)的情景。此時(shí)在地層上的返回交流電流只能流在地層面的中間而地層面的兩邊則完全沒(méi)有電流。 一日．理解了鏡像面概念，我們很容易看到在圖10中地層面上走線的問(wèn)題。接地層(Ground Plane)，沒(méi)汁人員應(yīng)該盡量避免在地層上放置任何功率或信號(hào)走線。一旦地層上的走線破壞了整個(gè)高頻環(huán)路，該電路會(huì)產(chǎn)牛很強(qiáng)的電磁波輻射而破壞周邊電子器件的正常工作。

    電源排版基本要點(diǎn)3 避免在地層上放置任何功率或信號(hào)走線。

1．4 高頻環(huán)路
    開(kāi)關(guān)電源中有許多由功率器件所組成的高頻環(huán)路，如果對(duì)這△環(huán)路處嬋得不好的話，就會(huì)對(duì)電源的正常工作造成很大影響。為了減小高頻環(huán)路所產(chǎn)生的電磁波噪音，該環(huán)路的面積應(yīng)該控制得非常小。如圖l1(a)所示，高頻電流環(huán)路面積很大，就會(huì)在環(huán)路的內(nèi)部和外部產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁于擾。同樣的高頻電流，當(dāng)環(huán)路面積設(shè)計(jì)得非常小時(shí)，如圖11(b)所示，環(huán)路內(nèi)部和外部電磁場(chǎng)互相抵消，整個(gè)電路會(huì)變得非常安靜。

    電源排版基本要點(diǎn)4 高頻環(huán)路的面積應(yīng)盡可能減小。

1.5 過(guò)孔和焊盤(pán)放置
    許多設(shè)計(jì)人員喜歡在多層PCB卜放置很多過(guò)孔(VIAS)。但是，必須避免在高頻電流返同路徑上放置過(guò)多過(guò)。否則，地層上高頻電流走線會(huì)遭到破壞。如果必須在高頻電流路徑上放置一些過(guò)孔的活，過(guò)孔之間可以留出一空間讓高頻電流順利通過(guò)，圖12顯示了過(guò)孔放置方式。

    電源排版基本要點(diǎn)5 過(guò)孔放置不應(yīng)破壞高頻電流在地層上的流經(jīng)。

    設(shè)計(jì)者同時(shí)應(yīng)注意不同焊盤(pán)的形狀會(huì)產(chǎn)生不同的串聯(lián)電感。圖13顯示了兒種焊盤(pán)形狀的串聯(lián)電感值。

    旁路電容(Decouple)的放置也要考慮到它的串聯(lián)電感值。旁路電容必須是低阻抗和低ESL乩的瓷片電容。但如果一個(gè)高品質(zhì)瓷片電容在PCB上放置的方式不對(duì)，它的高頻濾波功能也就消失了。圖14顯示了旁路電容正確和錯(cuò)誤的放置方式。

1．6 電源直流輸出
    許多開(kāi)關(guān)電源的負(fù)載遠(yuǎn)離電源的輸出端口。為了避免輸出走線受電源自身或周邊電子器件所產(chǎn)生的電磁下擾，輸出電源走線必須像圖l5(b)那樣靠得很近，使輸出電流環(huán)路的面積盡可能減小。

l.7 地層在系統(tǒng)板上的分隔
    新一代電子產(chǎn)品系統(tǒng)板上會(huì)同時(shí)有模擬電路、數(shù)字電路、開(kāi)關(guān)電源電路。為了減小開(kāi)關(guān)電源噪音對(duì)敏感的模擬和數(shù)字電路的影響，通常需要分隔不同電路的接地層。如果選用多層PCB，不同電路的接地層可由不同PCB板層來(lái)分隔。如果整個(gè)產(chǎn)品只有一層接地層，則必須像圖16中那樣在單層中分隔。無(wú)論是在多層PCB上進(jìn)行地層分隔還是在單層PCB 上進(jìn)行地層分隔，不同電路的地層都應(yīng)該通過(guò)單點(diǎn)與開(kāi)關(guān)電源的接地層相連接。

    電源排版基本要點(diǎn)6 系統(tǒng)板上不同電路需要不同接地層，不同電路的接地層通過(guò)單點(diǎn)與電源接地層相連接。

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