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DC/DC電感下方敷銅對(duì)EMI是否有改善

EMC容冠電磁 ? 來(lái)源:EMC容冠電磁 ? 作者:EMC容冠電磁 ? 2023-02-27 11:47 ? 次閱讀

版圖設(shè)計(jì),電感下面怎么處理?針對(duì)不同類(lèi)的產(chǎn)品,處理的方式也有所不同,一直以來(lái),都是有不同看法的。

電感通過(guò)交變電流,電感底部鋪銅會(huì)在地平面上產(chǎn)生渦流,渦流效應(yīng)會(huì)影響功率電感的電感量,渦流也會(huì)增加系統(tǒng)的損耗,同時(shí)交變電流產(chǎn)生的噪聲會(huì)增加地平面的噪聲,會(huì)影響其他信號(hào)的穩(wěn)定性。

EMC方面來(lái)看,在電感底部鋪銅,完整的地平面鋪銅有利于EMI的設(shè)計(jì);現(xiàn)在的電感的生產(chǎn)工藝升級(jí),電感采用屏蔽型電感,泄露的磁感線(xiàn)很少,對(duì)電感的感量影響不大,還能有利于散熱。

實(shí)際工作中又該如何去選擇呢?

工作中該如何選擇,首先要了解電感的構(gòu)造。我們常用電感有非屏蔽工字型電感、半屏蔽電感、一體成型電感。那它們有什么特點(diǎn)呢?

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工字型電感,磁路由磁芯和空氣共同構(gòu)成,其磁感線(xiàn)會(huì)完全暴露在空氣中,沒(méi)有任何的磁屏蔽。

半屏蔽電感,由其骨架結(jié)構(gòu)可以看出,在工字電感的基礎(chǔ)上,在電感外圍增加了磁屏蔽材料。因?yàn)榇牌帘尾牧系拇抛栊?,磁感線(xiàn)基本被鎖定在導(dǎo)磁材料中,只有很少一部分的磁場(chǎng)會(huì)從氣隙中泄露出來(lái),所以能起到一定的屏蔽作用。

一體成型電感,在電感生產(chǎn)時(shí)將繞組和導(dǎo)磁材料一次鑄造而成,內(nèi)部只有很小的氣隙,防止電感飽和,所以這種電感基本沒(méi)有什么磁感線(xiàn)溢出。

實(shí)驗(yàn)非屏蔽工字電感和屏蔽電感銅皮對(duì)電感量的影響。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)非屏蔽工字電感有銅皮的條件下,電感量有減小,而屏蔽型電感幾乎沒(méi)有影響。

電感底部敷銅與否對(duì)電源有什么影響呢?

思考這個(gè)問(wèn)題前得先了解下渦流效應(yīng)。磁感線(xiàn)由N到S級(jí),存在交變磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)導(dǎo)體表面時(shí),由電磁感應(yīng)定律可知,在導(dǎo)體表面形成感應(yīng)電流,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向總是會(huì)起到消弱原磁場(chǎng)大小的作用。

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舉例一個(gè)Boost升壓DC/DC電路電流環(huán)路的情況,來(lái)聊聊電感底部敷銅對(duì)電源設(shè)計(jì)的影響。

當(dāng)Boost升壓正常工作時(shí),電感中流過(guò)負(fù)載電流,形成回路。由于開(kāi)關(guān)管的存在,電流是動(dòng)態(tài)變化的,由此可形成電感的磁感線(xiàn),在導(dǎo)體的表面部分磁感線(xiàn)回形成封閉的磁回路,部分磁路會(huì)形成漏磁溢出到空氣中。如果電感底部沒(méi)有敷銅時(shí),從電感中溢出的磁感線(xiàn)會(huì)在整個(gè)電源系統(tǒng)中存在,使系統(tǒng)沒(méi)有相對(duì)安靜的空間,會(huì)造成EMI的性能下降。

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如果電感底部敷上完整的銅時(shí),在電感的底部平面會(huì)產(chǎn)生渦流效應(yīng),渦流會(huì)將抵消部分漏感產(chǎn)生的磁場(chǎng),使得原漏磁感應(yīng)線(xiàn)消弱。電感底部敷銅,產(chǎn)生的渦流就如同電磁屏蔽罩一樣,阻斷了磁感應(yīng)線(xiàn)向下傳播,因而可以將電感產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)屏蔽在導(dǎo)體的一面,這樣極大地減小高頻磁場(chǎng)對(duì)空間中其他元器件的影響。

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從兩個(gè)角度來(lái)看,站在EMI的角度,建議敷銅;站在電感感量的角度,屏蔽型電感感量沒(méi)有影響,所以也建議敷銅,而僅工字電感底部敷對(duì)電感感量有少許影響,所以在實(shí)際的工程中視情況而定。

在實(shí)際的PCB布局中,開(kāi)關(guān)出的濾波器放在與電感相反的PCB平面,更有利于避免高頻干擾濾波元器件,防止高頻干擾通過(guò)線(xiàn)傳輸出去。

一己之見(jiàn):本文沒(méi)有提及電感下方可不可以布線(xiàn)的問(wèn)題,如果布線(xiàn)該怎么考慮?如果能補(bǔ)充拓展一下就好了。其實(shí),這個(gè)問(wèn)題看完這篇文章也應(yīng)該有答案了。

審核編輯:湯梓紅

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