馬永建，是目前中國(guó)最知名和最受尊敬的EMC實(shí)操專家之一，也是擁有20多年航空電子設(shè)備的EMC實(shí)際設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、采購(gòu)和技術(shù)管理經(jīng)驗(yàn)，聞名全國(guó)軍工和汽車電子界的EMC專家，著有《EMC設(shè)計(jì)工程務(wù)實(shí)》，他的特長(zhǎng)就是讓EMC理論落地，能夠?qū)嶋H解決產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題。

隨著技術(shù)進(jìn)步以后，電流變化與電壓變化越來(lái)越大，電子產(chǎn)品的電磁兼容最后越來(lái)越嚴(yán)重。從 90年開(kāi)始，隨著出口產(chǎn)品的增加，打開(kāi)國(guó)門以后，電磁兼容問(wèn)題越來(lái)越得到重視。實(shí)際上如果說(shuō)把電流變化率控制住，電壓變化率控制住，基本上就已經(jīng)達(dá)到控制的目的。從前有句話，叫做學(xué)好元器件，做好線路板，基本上就把電子兼容問(wèn)題解決。下面講電源的電磁兼容問(wèn)題，一共分五個(gè)部分，第一部分是供電系統(tǒng)，分為集中式，分布式。第二 是單板分布式供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的注意事項(xiàng)。第三是在使用過(guò)程中，電源所導(dǎo)致的非理想的返回通道，非理想回路。第四是電源濾波，最后是開(kāi)關(guān)電源，如何產(chǎn)生，如何控制。

供電系統(tǒng)




在設(shè)計(jì)電源的時(shí)候，電源分為這幾種方式來(lái)進(jìn)行供電，一是集中式供電，這樣做價(jià)值非常便宜，但是可靠性差，實(shí)用差，而且效率非常低，但是現(xiàn)在還有企業(yè)在用。第二種是分布式供電，分布式供電分交流分布式和直流分布式。交流分布式將直接面對(duì)交融電，出現(xiàn)的問(wèn)題非常麻煩，價(jià)格也非常昂貴。直流分布式，在安保防護(hù)這方面相互說(shuō)較容易?；蛘呤墙袑蛹芊植际交蛘邌畏捶植际?，層架分布式一層一層的每一層電源供應(yīng)系統(tǒng)，如果兩層之間功能相當(dāng)?shù)脑?，可以作為熱備份處理，這種做法現(xiàn)在用的比較多，現(xiàn)在最常用單板分布式。一般來(lái)說(shuō)，把電壓降到安全范圍內(nèi)，然后各個(gè)供應(yīng)口之間不需要專門的電源維護(hù)，但是需要電源模塊可靠性非常高，因?yàn)楝F(xiàn)在電源模塊做的技術(shù)程度比較高，所以可靠性也比較高，不過(guò)從單板單機(jī)來(lái)說(shuō)價(jià)格比較高，維護(hù)成本非常低，所以價(jià)格收益較低，但是實(shí)用性非常好，效率非常高。

單板分布式供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)注意事項(xiàng)

現(xiàn)在所有電源設(shè)計(jì)大部分是單板設(shè)計(jì)，當(dāng)硬件，方案確定下來(lái)以后，就要選用什么？選用一個(gè)電壓電流和功率，確定芯片工作電壓，確定電源的供應(yīng)電壓。設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要注意，不要選多品種，要想方設(shè)法把電壓分的品種越多越好。主流的器電，電壓的變化 不要太多，因?yàn)樵谡麄€(gè)一個(gè)板子上面，如果電壓太多的話，電壓之間隔離，隔離就存在一種溝槽或者隔離帶，之間不能對(duì)流。


第二個(gè)點(diǎn)，如果電壓確定下來(lái)以后要確定輸出電流。因?yàn)殡y過(guò)較大，所以這里講有兩個(gè)方法，第一個(gè)方法在設(shè)計(jì)之前要進(jìn)行估算，這個(gè)值只能說(shuō)是估算值，因?yàn)橐M(jìn)行降額設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成以后要進(jìn)行實(shí)際的精確測(cè)量，看單板上面到底多大的電流和功率，這是要考慮。因?yàn)榻殿~設(shè)計(jì)，如果降額不大，很有可能導(dǎo)致你的電源故障或者不工作。比如說(shuō)降額不足，重載，這樣導(dǎo)致電源長(zhǎng)期工作的時(shí)候，可能會(huì)發(fā)熱，會(huì)導(dǎo)致故障，甚至?xí)罊C(jī)。輕載以后，大馬拉小車，效率很低。

第二個(gè)問(wèn)題，電磁兼容問(wèn)題，當(dāng)電容設(shè)計(jì)的時(shí)候，有濾博器或者濾波電路，用的都是反射濾波，濾波電路或者濾波器的阻抗是適配，干擾電流和干擾電壓反回去，這樣不會(huì)推過(guò)濾波器和濾波電路，負(fù)載阻抗低了很多，就打破了濾波電路設(shè)計(jì)的最基本的原理。電源模塊在用的時(shí)候，要求負(fù)載要達(dá)到整個(gè)模塊的要求阻抗的10%以上，如果很輕，就不好工作。一定要實(shí)際測(cè)量一下各個(gè)單元的實(shí)際電流多大然后進(jìn)行修整，不 需要那么大就把它降下來(lái)，又貴又不好用干嗎用那么大，這是設(shè)計(jì)中間很多人忽視的事，就是輸出電流，大家一定要記住，電源設(shè)計(jì)是要降額的。第三個(gè)，如果單板模塊功率不夠，一般用更高功率的模塊來(lái)帶動(dòng)，另外一個(gè)，兩個(gè)模塊并聯(lián)使用，這種方式經(jīng)常使用，這地方就要注意一個(gè)問(wèn)題，兩個(gè)模塊并聯(lián)的時(shí)候，需要負(fù)載均流，在設(shè)計(jì)中間是需要考慮。第二個(gè)，要故障完全隔離，設(shè)計(jì)的時(shí)候兩個(gè)模塊要設(shè)計(jì)一個(gè)控制電路，一個(gè)模塊出現(xiàn)問(wèn)題以后短路了，另外一個(gè)模塊也不能工作，這個(gè)是很容易犯的錯(cuò)誤，這是年輕工程師犯的錯(cuò)誤，有經(jīng)驗(yàn)的老工程師不會(huì)犯的錯(cuò)誤。

電源導(dǎo)致的信號(hào)非理想的回路

所有信號(hào)包括電源的電流信號(hào)，從驅(qū)動(dòng)端到接受端，最終都要返回驅(qū)動(dòng)端，這點(diǎn)非常非常重要。當(dāng)設(shè)計(jì)單層板的時(shí)候，設(shè)計(jì)一個(gè)線，多層板設(shè) 的時(shí)候，只設(shè)計(jì)信號(hào)線，而從來(lái)不關(guān)照回家線。它回來(lái)有兩種模式，一個(gè)是沿著電源平面回流，一個(gè)是按照地平面回流，這是回路。出去信號(hào)最終 一定要回來(lái)，但是回流的時(shí)候，這個(gè)回路的電流，一定走的阻抗最小的路徑，也就是說(shuō)大部分時(shí)間是電感最小的路徑。信號(hào)的回路面積與場(chǎng)強(qiáng)成正比，因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候，電磁兼容性，很重要的因素就是回路面積。

設(shè)計(jì)的時(shí)候有一句話，叫做回路面積最小化，這是設(shè)計(jì)的最重要的原則。一個(gè)線路板在設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定是多品種多種類的電源系統(tǒng)，一塊板子上面有好多種電源，之間用溝槽技術(shù)隔離，這設(shè)計(jì)的時(shí)候是必須的，核心的器件，有意的把它中間要進(jìn)行隔離，防干擾。一塊板子，到處都是溝槽，如果按照電源層面回流的時(shí)候，這是一個(gè)溝槽，這上面是你的線，這是信號(hào)層，回流按照電源層回流，電流回來(lái)了以后過(guò)不去了，就相當(dāng)于什么呢？ 咱們講的抗日戰(zhàn)爭(zhēng)的時(shí)候，一個(gè)碉堡挖一個(gè)戰(zhàn)壕，人跨那個(gè)戰(zhàn)壕，怎么跨？只有能力強(qiáng)的人或者高手翻下去翻上來(lái)。

同樣，如果回流有一部分可以通過(guò)耦合，兩個(gè)溝槽之間一定有一個(gè)電容性的接觸面，通過(guò)這個(gè)耦合跨過(guò)去，但是大部分跨不過(guò)去，它要回去，不回去不行，就要找通路，繞著溝槽開(kāi)始找，溝槽多長(zhǎng)繞多長(zhǎng)，這是理想化的。。但是線路板每層板之間的間距非常小，線路間就有耦合電容，很有可能它的回流電 流耦合到另外一個(gè)板上去，線路串?dāng)_就發(fā)生了，這是非常嚴(yán)重的一個(gè)問(wèn)題。所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)中間，這是非常非常致命，而且非常嚴(yán)重。同時(shí)，穿過(guò)同一溝槽走線間會(huì)有很高的耦合系數(shù)，溝槽本身的能量耦合到夾縫中，并通過(guò)夾縫線傳播到其他的信號(hào)上。相當(dāng)于一個(gè)傳輸線把整個(gè)耦合的噪聲在所有線上傳輸，只要跨過(guò)這個(gè)線上就經(jīng)過(guò)耦合，這樣噪音就跨過(guò)來(lái)跨過(guò)去。為什么仿真軟件不能完全用于實(shí)用，因?yàn)闆](méi)法建模，不知道耦合哪去，實(shí)際上能找，每層剖析，先每層計(jì)算，找間距的大小，介質(zhì)的影響等等，整個(gè)一個(gè)找過(guò)來(lái)，但是都是一個(gè)可能的途徑，真是這個(gè)途徑嗎？所以在做的過(guò)程中，這個(gè)是大忌。

電源分配系統(tǒng)造成了這個(gè)非理想的回路，因?yàn)楸旧砭瓦@么畫過(guò)來(lái)畫過(guò)去，事后沒(méi)辦法補(bǔ)救，只有設(shè)計(jì)的時(shí)候處理。那怎么辦呢？一定要從電源層面進(jìn)行回流， 不能從地平面進(jìn)行回流，第一種，就是說(shuō)在溝槽上面，在信號(hào)返回的通道上面架橋。這個(gè)是溝槽，將這個(gè)拉開(kāi)，我在上面架橋，信號(hào)的平率電流多少，然后選擇這個(gè)頻率的這個(gè)電流，協(xié)定頻率，一個(gè)電流的協(xié)定平率點(diǎn)，這個(gè)阻抗是最小的，按照這個(gè)原理，電容架在兩邊，這是架橋過(guò)，回流過(guò)不來(lái)，就架橋過(guò)。

第二個(gè)用插分線傳輸，插分線是對(duì)線，最好是用地平面回流，那是最好的，所以非理想回路這一塊，做到中間盡可能不要存在，或者說(shuō)做的時(shí)候，也要考慮好的信號(hào)出去以后怎么樣回來(lái)，要保證回路面積最小化，因?yàn)樗绊懱蟆?br />
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