1、简介
PCB 布局和参考回流路径的设计在任何电路的 EMC 性能中都起着至关重要的作用。这对于电源转换电路尤其重要。在电路设计中，很容易将注意力集中在电源和信号走线的连接上，而忽略了电路的电流返回路径。在单层和两层板设计中，由于空间受限，设计好参考回流路径具有一定的挑战性。因此设计初期理解和将回流路径可视化成为重要的一个环节，通过将回流路径可视化，辅助设计和控制整个回路区域。与元件或过孔的寄生电感相比，电路完整环路设计往往更为重要。
可视化回流路径可以直观得看到整个信号或者电源的工作区域，从而找到减少回路感抗和高频阻抗的方法。在单层PCB设计时，我们没有完整的地返回平面，有时这就需要引用额外的去耦电容或者 “飞线”，以便减少回路面积。图1为一个飞线的例子。
图 1：使用跳线的 GND 拼接示例
在两层板中，相对于单层板具有更多的优势，因为层与层之间走线可以由过孔连接，并优化回路面积。在单层和两层 PCB 中接地的连续性很重要，不仅可减少辐射发射，还能提高抗干扰能力。图 2 显示了在顶层和底层通过过孔连接GND,并改善回流路径的示例。
图 2
有时在做PCB设计的时候会建议割地处理（例如模拟和数字地），但根据我们的经验，这样做总会导致EMC问题的增加。
2. 可视化完整的回流路径
在设计过程中，我们建议将所有电源和信号路径的正向和返回电流分三步绘制。步骤 1：在电气原理图本身上绘制这些完整的路径（回路）。第二步：在PCB板布局上画出这些完整的路径（回路）。步骤 3：最小和优化 PCB 布局中的环路面积（和不连续性）。
在讨论的 DC-DC 电路设计过程中，参考回路设计一直是关注的重点。如图 3 所示， 一款DC-DC降压电路的原理图和布局。图 3a：原理图。图 3b：PCB布局。
图 3： a) 原理图 b) PCB布局
这是一块两层电源板，所有电源和信号走线都在顶层布线，底层为完整的参考地平面。第二层上的参考地平面给高频电流提供理想的回流路径。如果完整参考地平面，电路板上的滤波效果会大打折扣，并且会使参考环路面积增加。
参考如图4。电流的正向路径为ABCD ，电流返回路径为EFG 。
图 4：PCB 的输出滤波部分
在直流或低频（低于100kHz ），电流沿着阻值最小的路径返回源端。在较高频率下，回流信号走感抗最小路径。该感抗由电流的正向和返回路径所形成的环路决定。当回流路径直接位于电流正向路径下方时，此时整个环路感抗最小。这意味着在完整的接地平面中，电流会直接在正向路径下方流动，如图 4 所示。
接下来，让我们看看图 5 所示。
图 5：DC-DC 滤波电路PCB
如图所示，我们假设电流路径从 U1（DC-DC芯片） 的 Vin 开始。在这种情况下，高频电流有多个可能的返回路径。最明显有三个路径，通过 C7、C8 或 C9，分别用紫色、绿色和蓝色线条绘制出来，噪声会选择合适环路也可能随频率而变化。例如，100MHz 的噪声可能会选择通过较小容值的C9回流，而较低频率的噪声（例如 500kHz）可能会选择通过较大的容值的 C7 或 C8回流。
为了减少了电流环路面积，并有助于减少开关电源的辐射和传导发射，有以下是几个 EMC 经验法则：
1. 在可能的情况下，在信号层底下保持完整的参考平面
2. 将去耦和旁路电容尽可能靠近 IC 引脚放置。
3. 确保短连接并通过与参考地 (GND) 引脚相邻的连接提供足够的参考，以确保低阻抗路径（最小环路面积）。
4. 将所有高 di/dt 元件放置在 PCB 的同一层并靠近放置。
5. 在内部开关和续流二极管之间放置RC吸收电路，且吸收电路走线尽量短。
6. 在开关元件（IC、电感等）下方铺设完整参考平面。返回搜狐，查看更多
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