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

隨著技術(shù)進(jìn)步以后，電流變化與電壓變化越來越大，電子產(chǎn)品的電磁兼容最后越來越嚴(yán)重。從 90年開始，隨著出口產(chǎn)品的增加，打開國門以后，電磁兼容問題越來越得到重視。實際上如果說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題解決。下面講電源的電磁兼容問題，一共分五個部分，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)計參數(shù)的注意事項。第三是在使用過程中，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，最后是開關(guān)電源，如何產(chǎn)生，如何控制。

供電系統(tǒng)




在設(shè)計電源的時候，電源分為這幾種方式來進(jìn)行供電，一是集中式供電，這樣做價值非常便宜，但是可靠性差，實用差，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交融電，出現(xiàn)的問題非常麻煩，價格也非常昂貴。直流分布式，在安保防護(hù)這方面相互說較容易。或者是叫層架分布式或者單反分布式，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。一般來說，把電壓降到安全范圍內(nèi)，然后各個供應(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，因為現(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，不過從單板單機(jī)來說價格比較高，維護(hù)成本非常低，所以價格收益較低，但是實用性非常好，效率非常高。

單板分布式供電系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)注意事項

現(xiàn)在所有電源設(shè)計大部分是單板設(shè)計，當(dāng)硬件，方案確定下來以后，就要選用什么？選用一個電壓電流和功率，確定芯片工作電壓，確定電源的供應(yīng)電壓。設(shè)計的時候一定要注意，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，因為在整個一個板子上面，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，之間不能對流。


第二個點，如果電壓確定下來以后要確定輸出電流。因為難過較大，所以這里講有兩個方法，第一個方法在設(shè)計之前要進(jìn)行估算，這個值只能說是估算值，因為要進(jìn)行降額設(shè)計，設(shè)計完成以后要進(jìn)行實際的精確測量，看單板上面到底多大的電流和功率，這是要考慮。因為降額設(shè)計，如果降額不大，很有可能導(dǎo)致你的電源故障或者不工作。比如說降額不足，重載，這樣導(dǎo)致電源長期工作的時候，可能會發(fā)熱，會導(dǎo)致故障，甚至?xí)罊C(jī)。輕載以后，大馬拉小車，效率很低。

第二個問題，電磁兼容問題，當(dāng)電容設(shè)計的時候，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，這樣不會推過濾波器和濾波電路，負(fù)載阻抗低了很多，就打破了濾波電路設(shè)計的最基本的原理。電源模塊在用的時候，要求負(fù)載要達(dá)到整個模塊的要求阻抗的10%以上，如果很輕，就不好工作。一定要實際測量一下各個單元的實際電流多大然后進(jìn)行修整，不 需要那么大就把它降下來，又貴又不好用干嗎用那么大，這是設(shè)計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)計是要降額的。第三個，如果單板模塊功率不夠，一般用更高功率的模塊來帶動，另外一個，兩個模塊并聯(lián)使用，這種方式經(jīng)常使用，這地方就要注意一個問題，兩個模塊并聯(lián)的時候，需要負(fù)載均流，在設(shè)計中間是需要考慮。第二個，要故障完全隔離，設(shè)計的時候兩個模塊要設(shè)計一個控制電路，一個模塊出現(xiàn)問題以后短路了，另外一個模塊也不能工作，這個是很容易犯的錯誤，這是年輕工程師犯的錯誤，有經(jīng)驗的老工程師不會犯的錯誤。

電源導(dǎo)致的信號非理想的回路

所有信號包括電源的電流信號，從驅(qū)動端到接受端，最終都要返回驅(qū)動端，這點非常非常重要。當(dāng)設(shè)計單層板的時候，設(shè)計一個線，多層板設(shè) 的時候，只設(shè)計信號線，而從來不關(guān)照回家線。它回來有兩種模式，一個是沿著電源平面回流，一個是按照地平面回流，這是回路。出去信號最終 一定要回來，但是回流的時候，這個回路的電流，一定走的阻抗最小的路徑，也就是說大部分時間是電感最小的路徑。信號的回路面積與場強成正比，因此在設(shè)計的時候，電磁兼容性，很重要的因素就是回路面積。

設(shè)計的時候有一句話，叫做回路面積最小化，這是設(shè)計的最重要的原則。一個線路板在設(shè)計的時候，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)計的時候是必須的，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候，這是一個溝槽，這上面是你的線，這是信號層，回流按照電源層回流，電流回來了以后過不去了，就相當(dāng)于什么呢？ 咱們講的抗日戰(zhàn)爭的時候，一個碉堡挖一個戰(zhàn)壕，人跨那個戰(zhàn)壕，怎么跨？只有能力強的人或者高手翻下去翻上來。

同樣，如果回流有一部分可以通過耦合，兩個溝槽之間一定有一個電容性的接觸面，通過這個耦合跨過去，但是大部分跨不過去，它要回去，不回去不行，就要找通路，繞著溝槽開始找，溝槽多長繞多長，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 流耦合到另外一個板上去，線路串?dāng)_就發(fā)生了，這是非常嚴(yán)重的一個問題。所以我們在設(shè)計中間，這是非常非常致命，而且非常嚴(yán)重。同時，穿過同一溝槽走線間會有很高的耦合系數(shù)，溝槽本身的能量耦合到夾縫中，并通過夾縫線傳播到其他的信號上。相當(dāng)于一個傳輸線把整個耦合的噪聲在所有線上傳輸，只要跨過這個線上就經(jīng)過耦合，這樣噪音就跨過來跨過去。為什么仿真軟件不能完全用于實用，因為沒法建模，不知道耦合哪去，實際上能找，每層剖析，先每層計算，找間距的大小，介質(zhì)的影響等等，整個一個找過來，但是都是一個可能的途徑，真是這個途徑嗎？所以在做的過程中，這個是大忌。

電源分配系統(tǒng)造成了這個非理想的回路，因為本身就這么畫過來畫過去，事后沒辦法補救，只有設(shè)計的時候處理。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，就是說在溝槽上面，在信號返回的通道上面架橋。這個是溝槽，將這個拉開，我在上面架橋，信號的平率電流多少，然后選擇這個頻率的這個電流，協(xié)定頻率，一個電流的協(xié)定平率點，這個阻抗是最小的，按照這個原理，電容架在兩邊，這是架橋過，回流過不來，就架橋過。

第二個用插分線傳輸，插分線是對線，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，或者說做的時候，也要考慮好的信號出去以后怎么樣回來，要保證回路面積最小化，因為它影響太大。

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