电路布线注意事项

电力电子电路EMI 产生及抑制技术课程报告

电路布线注意事项

一、PCB 元件排列布置

元件在印刷线路板上排列的位置要充分考虑抗电磁干扰问题，原则之一是各部件之间的引线要尽量短。在布局上，要把模拟信号部分，高速数字电路部分，噪声源部分（如继电器，大电流开关等）这三部分合理地分开，使相互间的信号耦合为最小，数字器件尽量靠近板的接插件和电源放置。

建立开关电源布局的最好方法与其电气设计相似，最佳设计流程如下：放置变压器、设计电源开关电流回路、设计输出整流器电流回路、连接到交流电源电路的控制电路、设计输入电流源回路和输入滤波器、设计输出负载回路和输出滤波器。

PCB 板应大小适中，最好为矩形，长宽比为4:3或3:2。PCB 过大，印制线条长，抗噪能力低；PCB 过小，散热不好。

放置器件时要考虑以后的焊接，不要太密集。

以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、 整齐、紧凑地排列在PCB 上，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接, 去耦电容尽量靠近器件的VCC 。

在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。所有这些寄生元件都可能对电路的有效性产生干扰。一般电路应尽可能使元器件平行排列。

按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。

尽可能地减小环路面积, 以抑制开关电源的辐射干扰。

二、印制导线选择

印制线的长度与其表现出的电感量和阻抗成正比，而宽度则与印制线的电感量和阻抗成反比。长度反映出印制线响应的波长，长度越长，印制线能发送和接收电磁波的频率越低，它就能辐射出更多的射频能量。

印制导线的电感成分是造成瞬变电流在印制线条上产生干扰的主要原因，所以要尽量减小其电感量。印制导线的电感量与其长度成正比，与其宽度成反比，因而导线应尽可能短、宽。分立元件，印制导线宽度在1.5mm 左右，集成电路印制导线宽度在0.2~1.0mm之间。线宽度：地线＞电源线＞信号线，如有可能，接地线的宽度应大于3mm 。设计布线图时走线尽量少拐弯，印刷弧上的线宽不要突变，导线拐角应≥90度, 力求线条简单明了。

印制导线最佳的布线结构是井字形，即印制板一面横向布线，另一面纵向布线，然后在交叉处用金属孔相连。为防止印制板导线之间的串扰，要避免长距离的平行走线，尽可能拉开线间距离，必要时可在两线间设置地线。

在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下，元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致，布线方向最好与电路图走线方向相一致，因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测，故这样做便于生产中的检查，调试及检修。

三、印刷线板与元器件的高频特性

在高频情况下，印刷线路板上的引线，过孔，电阻、电容、接插件的分布电感与电容等不可忽略。电容的分布电感不可忽略，电感的分布电容不可忽略。电

阻产生对高频信号的反射，引线的分布电容会起作用，当长度大于噪声频率相应波长的1/20时，就产生天线效应，噪声通过引线向外发射。

四、电源线与地线设计

电源线：

根据印制线路板电流的大小，尽量加租电源线宽度，减少环路电阻。 地线：

地线尽量宽，高频电路中可采用大面积覆盖的接地方式，但要防止各接地元件形成本级的共阻抗干扰。对各级元件布设尽量以本级的晶体管、集成块为中心，元件按级集中布局，并在本级元件的中心部位设立接地区域。

模拟地和数字地分开，频率小于1MHz 的低频电路尽量采用单点并联接地，频率大于10MHz 的高频电路尽量采用多点串联接地，当工作频率在1~10MHz时，如用一点接地，其地线长度不应超过波长的1/20，否则用多点接地。

地线一般不接成环形，环形地线相当于一个单匝线圈，会接收空间交变磁场而产生电磁干扰，同时若地线内流过高频大电流，它又相当于一个环形天线，向周围空间产生辐射干扰。在设计只用数字电路的电路板时，可以把地线接成闭环路，这样可明显提高抗噪声能力。

开关电源中一般选择单点接地，滤波电容公共端应是其它的接地点耦合到大电流的交流地的唯一连接点，同一级电路的接地点应尽量靠近，并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上，主要是考虑电路各部分回流到地的电流是变化的，因实际流过的线路的阻抗会导致电路各部分地电位的变化而引入干扰。

五、去耦电容

好的高频去耦电容可以去除高到1GHZ 的高频成份。陶瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好。设计印刷线路板时，每个集成电路的电源，地之间都要加一个去耦电容。去耦电容有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能；另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容为0.1uf 的去耦电容有5nH 分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz 左右，也就是说对于10MHz 以下的噪声有较好的去耦作用，对40MHz 以上的噪声几乎不起作用。

1uf ，10uf 电容，并行共振频率在20MHz 以上，去除高频率噪声的效果要好一些。在电源进入印刷板的地方和一个1uf 或10uf 的去高频电容往往是有利的，即使是用电池供电的系统也需要这种电容。

去耦电容值的选取并不严格，可按C=1/f计算；即10MHz 取0.1uf ，对微控制器构成的系统，取0.1~0.01uf之间都可以。

电容引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有引线。

六、开关电源PCB 设计注意事项

尽量缩小由高频脉冲电流所包围的面积。

缓冲电路尽量贴近开关管和输出整流二极管。

脉冲电流流过的区域远离输入输出端子，使噪声源和出口分离。

控制电路和功率电路分开，采用单点接地方式，大面积接地容易引起天线作用，所以建议不要采用大面积接地方式。

必要时可以将输出滤波电感安置在地回路上。

采用多只低ESR （等效串联电阻）的电容并联滤波。

采用铜箔进行低感低阻配线。

相邻印制线之间不应有过长的平行线，走线尽量避免平行，采用垂直交叉方

式，线宽不要突变，也不要突然拐角。禁止环形走线。

滤波器的输入和输出线必须分开。禁止将开关电源的输入线和输出线捆扎在一起。