對于DC-DC 電源電路中的電感底部是否應該鋪銅這個問題,工程師們常常意見有分歧。
一種觀點認為,電感下方鋪銅會在參考面上產生渦流,渦流會影響功率電感的電感量并增加系統損耗,而地面噪聲會影響其他高速信號,不宜在功率電感下方鋪銅;
另一種觀點則認為,完整的銅平面可以降低 EMI 并改善散熱,應該鋪銅。到底應不應該鋪銅,我們先從電感來分析回答這個問題。
功率電感可以分成三類:
1)非屏蔽電感
非屏蔽電感的磁路的核心由空氣組成,這意味著它的磁力線完全暴露在空氣中,沒有任何磁屏蔽,如工字電感等。
2)半屏蔽電感
半屏蔽電感是在非屏蔽電感的基礎之上,將磁屏蔽材料結合在電感外圍。由于導磁材料的磁阻小,磁力線基本上被鎖定在材料中。只有一小部分磁場會從氣隙中溢出。因此,這種電感的外部漏磁極小。
3)一體成型電感
一體成型電感將繞組和磁性材料一次澆筑而成,只在內部留下一個很小的氣隙以防止電感飽和。因此,這類電感在很大程度上沒有磁力線溢出。
圖1 電感分類
現在我們通過鋪銅和不鋪銅的板子進行分析:
1)不鋪銅
圖2是電感線圈周圍的磁場圖,電感下方沒有鋪銅。電感線圈的強磁場線出現在PCB的底部以及其靠近PCB的地方,并耦合到其附近任何連接的線徑中(關注公眾號 電路一點通)PCB上的濾波器組件被空氣旁路。這使得滿足EMI目標非常困難,但不會出現渦流等不利因素。
圖2 電感下方不鋪銅4層PCB
2)鋪銅
當在電感底部鋪銅時(圖3),電感或者其他高頻回路產生的磁場會在鋪銅處產生渦流,渦流的作用會使得原磁力線被削弱(通常小于5%),這就像電磁屏蔽罩一般,可以“阻斷”磁場向下傳播,減小高頻磁場對空間內其他元器件的影響,從而有利于EMI的測試。如果我們將EMI濾波元件及接插件放置在背面,則還能進一步優化EMI的性能。
圖3 電感下方鋪銅4層PCB
3)結論
根據以上討論,我們建議:
1)如果產品對EMI要求較高時,為了能夠滿足EMI要求,不管是非屏蔽電感還是一體成型電感,建議電感下方鋪銅;
2)如果設計時可以優先選用屏蔽型電感,因為電感基本沒有影響,因此也建議鋪銅;
3)對于工字型電感,因鋪銅對電感量有少許影響,可視情況而定;個人建議不鋪銅。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:DC-DC 電路的電感下方鋪銅,工程師有2種觀點
文章出處:【微信號:電路一點通,微信公眾號:電路一點通】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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