理论教育 电动汽车电驱动理论与设计:印制电路板的电磁兼容设计

电动汽车电驱动理论与设计:印制电路板的电磁兼容设计

时间:2023-10-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:印制电路板是重要的电子部件,是电子元器件的支撑体。由于这种板是采用电子印制术制作的,故被称为“印制”电路板。但是,PCB也有其自身的电磁兼容特性,一个很明显而又很难解决的问题是线间的串扰。例如,当一根带状线上载有控制和逻辑电平,另一根相邻的带状线上载有低电平信号,且两者的水平长度超过10cm时,一般都会出现串扰问题。靠近的电线和电缆之间的串扰是由电场通过互容、磁场通过互感引起的。

电动汽车电驱动理论与设计:印制电路板的电磁兼容设计

印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)是重要的电子部件,是电子元器件的支撑体。它以绝缘板为基材,切成一定尺寸,其上至少附有一个导电图形,并布有孔(如元器件孔、紧固孔、金属化孔等),用来代替以往装置电子元器件的底盘,并实现电子元器件之间的相互连接。由于这种板是采用电子印制术制作的,故被称为“印制”电路板。

从过去到现在,在各领域各行业,PCB之所以能得到越来越广泛的应用,是因为它有很多无可比拟的优点,如小型轻便、密度高、可靠性高、易于设计和维护。

但是,PCB也有其自身的电磁兼容特性,一个很明显而又很难解决的问题是线间的串扰。例如,当一根带状线上载有控制和逻辑电平,另一根相邻的带状线上载有低电平信号,且两者的水平长度超过10cm时,一般都会出现串扰问题。又如,当一根电缆编入几组串行或并行高速数据和遥控线时,串扰就成为主要的问题。

靠近的电线和电缆之间的串扰是由电场通过互容、磁场通过互感引起的。在考虑线间串扰问题时,最重要的是要确定电场耦合和磁场耦合哪个是主要的。对线路阻抗来说,大致的原则如下:

1)当源阻抗和接收器阻抗乘积小于300Ω2时,主要是磁场耦合。

2)当源阻抗和接收器阻抗乘积大于1000Ω2时,主要是电场耦合。(www.daowen.com)

3)当源阻抗和接收器阻抗乘积为300~1000Ω2时,取决于线路间的配置和频率。

然而这些原则并不适合所有情况,例如在地层上,带状线的特性阻抗可能较低,而负载和源阻抗可能较高,但串扰仍以电场耦合为主。

另外,在一般情况下,数字电路产生的辐射问题比模拟电路更严重,这是因为数字电路的驱动电流比模拟电路大,时钟频率也更高,而且数字信号比较复杂,一般不是周期信号,其辐射频谱是宽带和窄带的叠加,频率范围很宽,可以从几兆赫到数百兆赫,所以数字信号产生一系列的EMI问题是在所难免的。

实际上,影响PCB辐射的因素主要是它的结构和激励因素。结构不同,其辐射也不同,具体而言,传输带长度、回路面积、地线走向、整体布局等都会影响辐射效果,幅值、脉冲宽度、频率、上升与下降时间等激励因素也都会影响辐射效果。

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