PCB布线与EMC优化经典案例分享

电磁兼容性(EMC)是开关电源的设计难点之一，需综合考虑PCB布线、变压器设计、EMC滤波器结构等因素。
芯朋微技术团队本期为大家分享几个EMC优化典型案例，说明PCB布线的重要性。
★案例一：传导优化
问题描述：
该案例为5V2A带Y充电器，原始PCB布线如图1，传导测试结果（图2）在500kHz附近裕量不足3dB。

图1 5V2A充电器原始布线

图2 5V2A充电器原始布线传导结果

原因分析：
由于主控PSR芯片工作在电流断续模式，在去磁结束后存在励磁电感与寄生电容振荡，该振荡频率约为500kHz。由图1布线可见LN线(即桥堆输入部分)离SW干扰源(D1正极)较近，部分开关干扰串入LISN导致传导裕量不足。
改善对策：
改善PCB布线如图3，相同电路参数下，增大LN线与SW干扰源空间距离，500kHz传导裕量增大至6dB以上(图4)。

图3 5V2A充电器改善布线

图4 5V2A充电器改善布线传导结果

★案例二：辐射优化
问题描述：
该案例为5V3.4A充电器，原始PCB布线如图5，辐射测试40MHz超标7dB以上（图6）。

图5 5V3.4A充电器原始布线

图6 5V3.4A充电器原始布线辐射结果

原因分析：
主开关管Drain极为强干扰源， RCD吸收用以减弱此干扰量，图5中RCD吸收远离Drain极，造成干扰量扩散。
改善对策：
改善PCB布线如图7，由于RCD吸收靠近Drain极，干扰能量迅速被吸收，辐射裕量改善15dB（图8）。

图7 5V3.4A充电器改善布线

图8 5V3.4A充电器改善布线辐射结果

★案例三：EFT优化
问题描述：
该案例为12V0.5A去Y适配器，原始PCB布线如图9（共模电感在整流桥前面，红色标注为干扰源，黄色标注为主控芯片的反馈回路），存在EFT 2kV掉电重启问题。

图9 12V0.5A适配器原始布线

原因分析：
主控反馈回路太长且靠近干扰源。
改善对策：
改善PCB布线如图10(共模电感放整流滤波后，黑色标注为GND，黄色标注为主控反馈回路)，由于反馈回路大幅缩短且被地线包围，EFT轻松通过4kV 标准A。

图10 12V0.5A适配器改善布线

★案例四：ESD优化
问题描述：
该案例为12V1A带Y适配器，原始PCB布线如图11，存在主控芯片在适配器ESD测试后高概率损坏问题。

图11 12V1A适配器原始布线

原因分析：
主控信号回路VDD GND与Y-Cap GND共线，干扰能量通过Y电容耦合损坏芯片。
改善对策：
改善PCB布线如图12，主控信号回路VDD GND与Y-Cap GND分开，ESD轻松通过8kV接触/15kV空气 标准A。

图12 12V1A适配器改善布线