电子创新元件网 - EMC - 德赢平台,德赢ac米兰官方区域合作伙伴

EMC概述（3）——什么是电磁兼容性（EMC）？

judy — Tue, 15 Mar 2022 07:02:54 +0000

了解实例，就可以深入理解其重要性

大家好！我是ROHM的稻垣。

第15篇将具体介绍电磁兼容性（EMC）现象。本文的主角也是半导体集成电路（IC）。

首先是电磁干扰（EMI: Electromagnetic Interference，发射）的一个例子。假设这是半导体集成电路（IC）使用开关技术工作、并且印刷电路板（PCB）上的EMC措施不充分的情况。如果EMI滤波器的设计不好，比如低通滤波器（LPF）的截止频率高于开关频率的1/10，在这种情况下，如果使半导体集成电路（IC）工作，则可能会发生：

・其周围配置的AM/FM收音机功能的接收灵敏度变差，并且会出现哔哔嘎嘎之类的噪声

・通过Bluetooth连接的设备断开连接

・智能手机上的视频播放中断

等现象。

接下来是电磁敏感性（EMS: Electromagnetic Susceptibility, 抗扰度）的一个例子。这是半导体集成电路（IC）附近有电磁噪声、而且这种噪声带来不良后果的一种情况。该示例也是假设印刷电路板（PCB）上的EMC措施不足的情况：没有噪声滤波器，或者即使有，其频率特性也不能充分抑制电磁噪声。在这种情况下，可能会发生：

・差分运算放大器（Op Amp）的工作点通常应该是VCC（电源电压）/2的偏置电压，但却会变为VCC附近或GND附近的电压。

・在数据通信用半导体集成电路（IC）的数据收发过程中，只在产生电磁噪声时接收到的数据会发生反转

・在低电压数字电路（包括CPU和存储器）中，只在产生电磁噪声时控制逻辑引发错误

等问题。

可能单凭上一篇中符合/不符合电磁兼容性（EMC）国际标准的描述很难具体理解，但通过实际的例子，就可以理解这些问题都与严重的干扰和误动作息息相关。因此，与电磁兼容性（EMC）相关的现象是非常重要的，尤其对于航空航天、医疗、车载等可能会有生命危险的产品和元器件来说，这类情况是绝对不能发生的。正是为了进行充分的验证并提供安全放心的产品和元器件，从元器件制造商到终端产品制造商，各行各业的工程师们都在努力研究电磁兼容性（EMC）。

那么为什么直到如今电磁兼容性（EMC）还是如此受关注呢？

对于电磁干扰（EMI）来说，与工作频率的日益提高有很大关系。与很久以前100MHz被视为超高速的时代不同，如今产品工作频率为1GHz~10GHz的情况并不少见。当然，其谐波分量是电磁干扰（EMI）的源头，因此电磁干扰（EMI）的频段范围变得更宽。此外，频率越高，越容易产生辐射，因此需要更加注意。

对于电磁敏感性（EMS）来说，电源电压下降是影响因素之一。5V逻辑和0.9V逻辑相比，它们的H电压和L电压之间的电压差（VIH/VIL）完全不同。如果电源电压低，对电磁噪声的抵抗力就会降低。

而且，构成半导体集成电路（IC）的元器件数量也逐年增加。如今是在一枚硅芯片上能够配置5亿～10亿个晶体管的时代了。因此，出现电磁兼容性（EMC）问题的位置更多，概率也更高。随着微细化和高度集成化的发展，根据摩尔定律，未来，只要半导体集成电路（IC）的集成度继续提高，电磁兼容性（EMC）问题就会继续恶化。

在现场，工程师们已经深切意识到，过去不用格外注意电磁兼容性（EMC）也没有问题，但是对于最近的产品和元器件来说，一旦不好好处理电磁兼容性（EMC）问题，就会产生严重的后果。因此准确地说，现在的状况不是“正在关注”而是“不得不关注”，这样说可能更接近现实。

从下一篇开始，我打算开始介绍“EMC计算方法和EMC仿真”，这是与电磁兼容性（EMC）的设计和深入实践相关的实用内容。敬请期待！

感谢您阅读本文。

文章来源：Rohm

EMC概述（2）——什么是电磁兼容性（EMC）？

judy — Thu, 03 Mar 2022 08:21:44 +0000

您应该已经了解了电磁干扰（EMI）和电磁敏感性（EMS）。在本文中我将介绍这些电磁噪声的传播路径。正如在初级篇中已经介绍过的，电磁噪声的传播方式大致分为两种：一种是传导（Conducted）发射，通过印刷电路板（PCB）和印刷电路板（PCB）之间的布线等传播；另一种是辐射（Radiated）发射，从测试对象（DUT）直接或以印刷电路板（PCB）的布线等为天线通过空间传播。一般情况下，30MHz（兆赫兹）以下被视为传导，30MHz以上被视为辐射。30MHz并非是明确的分隔线，理解为大致的参考线即可。因此，电磁兼容性（EMC）的物理现象大致可以分为以下四种：

电磁兼容性（EMC）
传导发射　(CE：Conducted Emission)
辐射发射　(RE：Radiated Emission)
传导抗扰度　(CI：Conducted Immunity)
辐射抗扰度　(RI：Radiated Immunity)

我曾介绍过设计时必须兼顾电磁干扰（EMI）和电磁敏感性（EMS），但作为物理现象，必须避免以上四种问题。这是一项非常艰巨的工作。事实上，在电磁兼容性（EMC）的国际标准中也是按照这个体系进行分类的。在客户提供的采购规格书中，也按照上述分类规定了电磁兼容性（EMC），并指定了更详细的国际标准。

此外，每种产品都有电磁兼容性（EMC）国际标准，并且分别都有具有代表性的标准。简单总结如下：

具有代表性的电磁兼容性（EMC）国际标准

看到辐射和传导的频率条件时，可能会有人会想“诶？这是怎么回事？”虽然我在前面提到作为一个“参考标准”，“一般情况下，30MHz（兆赫兹）以下被视为传导，30MHz以上被视为辐射”，然而，在实际的国际标准中，有很多标准将1GHz以下规定为传导，也有些标准将150KHz以上规定为辐射。可以理解为，传导测试中之所以规定了超过30MHz的测试，其实是测量范围不仅包括纯粹的传导分量，还包括部分高频段的辐射分量（通过传导测试电路进行测试）。此外，将上限频率提到更高作为自有标准进行标准化的客户也不在少数。

这些国际标准每几年会修订一次。这是因为当发生由电磁兼容性（EMC）问题导致的严重事件时，与其他法律法规一样，为了防止此类事件再次发生，就需要由国际电工委员会（IEC）和国际标准化组织（ISO）等相应的组织进行讨论并修改频率范围和测量极限值，修订和发布相应的国际标准。

EMC概述（1）——什么是电磁兼容性（EMC）？

judy — Wed, 02 Mar 2022 03:07:23 +0000

“电磁兼容性（EMC）”主要分为两种，一种是设备本身的电磁噪声对其他设备或人体带来的影响（电磁干扰，EMI：Electromagnetic Interference, Emission），另一种是设备是否会因来自外部的电磁干扰而发生误动作（电磁敏感性EMS：Electromagnetic Susceptibility, Immunity），之所称为“电磁兼容性”，是由于为了避免发生故障，这两方面都要兼顾。

从本文开始，我想围绕“电磁兼容性（EMC）”做一个深入探讨。希望本系列的内容对您有所帮助！

本文的重点是：什么是电磁兼容性（EMC）？当然这也是为了温习一下相应的内容。在初级篇的第１篇中，有过以下介绍：

以文字的形式写成“定义”是这样的，理解起来有点难是吧。下面我将浅显易懂地、直观地解释一下。我将以大家熟悉的半导体集成电路（LSI、IC）为主角进行解说。

首先是电磁干扰（EMI或电磁发射）。如今，已经开发出并且在售的LSI和IC种类繁多。为了便于说明，大致分类如下：

①老式三端电源（7805和7905等）和低饱和电源（LDO）等直流电源相关产品。这些产品要处理的信号是直流（DC）的。
②差分运算放大器（运算放大器）、电压比较器（比较器）、语音信号处理等相关的产品。要处理的信号是基于正弦波的模拟信号和线性信号。
③微控制器、存储器、逻辑等相关的产品。要处理的信号是数字信号。
④最近常用的开关电源和电荷泵电源等电源相关的产品；LED驱动器、LCD驱动器等显示相关的产品；PWM电机驱动器等驱动相关的产品。这些LSI和IC是涉及到开关技术的产品。
其中①和②不产生电磁干扰（EMI），③和④产生电磁干扰（EMI）。可以简单的理解为模拟LSI和线性LSI不会产生电磁噪声，而数字LSI和开关LSI会产生电磁噪声，这样说可能更直观更易懂。

由于直流电压本身没有基波和谐波分量，正弦波中的高次谐波分量（基波的N倍频分量）很少，因此不易产生电磁噪声。而数字LSI和开关LSI是处理矩形波（脉冲波）的产品，因此会产生比如在1GHz（千兆赫兹）左右的高次谐波分量（主要是奇次谐波）。这就是“电磁干扰 (EMI)”的本来面目。换句话说，数字LSI和开关LSI所进行的电路工作会产生电磁干扰（EMI）。当然，其优点是通过数字工作可实现高速、大规模的运算处理，通过低功耗工作可延长电池驱动时间。这些产品之所以能够在世界范围内被广泛使用，因为它们的优点大于缺点。

其次，电磁敏感性（EMS或电磁抗扰度）是半导体集成电路（LSI、IC）对电磁噪声的抵抗能力，要求其足够强以防止误动作。可以从两个角度来看电磁敏感性（EMS）。

首先是从电压轴的角度来思考。制造工艺越来越微细，电源电压越来越低，这也就越来越容易导致误动作。很久以前，5V逻辑IC是主流产品，但现在电源电压为0.9V的产品并不少见。例如，在逻辑IC中，内部阈值电压（IC内部区分H电平和L电平的电压）已从2V降低到0.4V。5V逻辑IC受1V外部电磁噪声的影响是不会产生误动作的，而0.9V逻辑IC则很容易产生误动作。尽管如此，仍然使用0.9V逻辑IC是因为其具有低功耗设计所需的优点。

然后是从频率轴的角度来思考。半导体集成电路（LSI、IC）不能以其单体的形式单独工作，需要安装在印刷电路板（PCB）上组成电路后执行工作。在印刷电路板（PCB）上，包括LSI内部在内，存在很多与布线相关的寄生分量。简单的有寄生电阻R（布线电阻）、寄生电容C（杂散电容）、寄生电感L（直流电感）等。经常听到的比较有代表性的有ESR（Equivalent Series Resistance：等效串联电阻）和ESL（Equivalent Series Inductance：效串联电感）。而寄生分量中最麻烦的是电容分量和电感分量。这是因为存在于LSI内部和整个印刷电路板（PCB）的寄生电容C和寄生电感L会引发谐振现象。LC串联谐振和并联谐振可以发生在从低频到高频的各种频率上。在这些谐振频率上，阻抗会变为零或无穷大，从而形成容易发生误动作的频率。这也是需要很强的电磁敏感性（电磁抗扰度）的原因之一。之所以说是“之一”，是因为还有很多其他原因，比如容易误动作的电路结构和电路板底片等。一般说来，相比电磁干扰（EMI）对策，针对电磁敏感性（EMS）的对策更难，原因是电磁敏感性（EMS）涉及到诸多因素，而要判明其中的哪一个因素是起主要作用的，就需要时间和技巧了。

接下来我想谈谈电磁噪声的传播路径，但是放在这一篇文章里会显得内容过多，所以我会在下一篇中进行讲解。

本文转载自：Rohm

详解部分元等效电路法在电磁仿真中的应用

judy — Thu, 10 Feb 2022 09:08:07 +0000

本文要点

部分元等效电路 (PEEC) 法是一种依靠麦克斯韦方程积分表述的电磁仿真

PEEC 方法的基本公式是麦克斯韦方程的电场积分方程 (EFIE) 全波解

PEEC 方法的优点包括：

只有系统中的材料被离散化，这减少了单元的数量

解的变量也是电路变量

您是否注意过电子产品上的 CE 符号？这个符号表明产品符合安全、健康、环境和电磁兼容 (EMC) 标准。

CE 符号表明产品符合 EMC 标准

满足 EMC 标准是至关重要的，因为它们规范了产品和其他相邻设备之间的电磁效应。电磁效应会影响电子系统的性能，如果这些效应超过了电磁兼容性 (EMC) 的限度，会导致产品退出市场。

在电子产品的研究和开发中，要预测电子产品的电磁效应，在设计阶段进行电磁仿真至关重要。模拟真实世界的情况有助于确认产品可否正常运行，并检查它是否符合 EMC 法规。

市场上有各种电磁仿真方法，包括有限差分时域法 (FDTD)、有限元法 (FEM)、矩量法 (MoM) 和部分元等效电路 (PEEC) 法：

FEM 和 FDTD 方法基于麦克斯韦方程的偏微分方程形式，适合散射问题

MoM 和 PEEC 方法则依赖于麦克斯韦方程的积分形式，MoM 方法适合平面结构，而 PEEC 方法是进行电气封装分析和 PCB 分析的理想方法

在这篇文章中，我们将研究 PEEC 方法的基本原理。

部分元等效电路法（PEEC）

如果想用基于电路的方法来解决电磁问题，可利用部分元等效电路 (PEEC) 法。PEEC 方法提供了一种完全基于等效电路的全波电磁电气建模技术。使用同一个等效电路，可以同时进行电路和电磁仿真。PEEC 法将电磁问题的解转化成电路模型，而不是解决由电位、电流、电压或电荷等场变量组成的场方程。

PEEC 方法由 Albert E. Ruehli 博士开发，类似于基于麦克斯韦方程积分表述的 MoM 方法。PEEC 方法的基本公式是麦克斯韦方程的电场积分方程 (EFIE) 全波解。

EFIE 的一般形式被转换为 PEEC 公式，并从该公式中得出等效电路。PEEC 方法从 EFIE 中提供了部分元的等效电路，这些元是电阻、电位系数和部分电感。这种方法便于使用电路求解器在时域和频域方面研究电路。

使用 PEEC 方法，时域的所有发展状况可以不受任何限制地扩展到频域，反之亦然。宏观模型、简化的 PEEC 模型和特殊的电路公式等技术会进行调整，以实现 PEEC 模型的解。

应用

PEEC 方法适用于自由空间仿真和时域、频域分析。由于支持全波和全频谱，这种方法在研究和工业开发中很受欢迎。大型系统的综合电磁和电路仿真是 PEEC 方法的主要应用领域。

PEEC 方法的优点

基于 PEEC 模型的解提供了显著的电子改进，如纳入电介质、入射场和散射公式。它的等效电路以异质、混合电路和电磁场问题为核心，因此很容易使用电路理论或电路求解器（如 SPICE）进行分析。由于 PEEC 基于积分公式，使用该方法的优势（相对于基于差分公式的电磁仿真）包括：

结构的离散化：在基于差分公式的方法中，如 FEM 和 FDTD，整个系统是离散化的。在 PEEC 方法中，只有材料是离散的。这种差异的表现是，在基于差分公式的技术中，单元数量较多，而在积分公式方法中，单元数量较少。在 PEEC 方法中，在体积和表面单元离散中，单元具有灵活性（混合正交和非正交），这提供了很好的建模可能性。

解的变量：FEM 和 FDTD 在场变量中提出解，如电场强度或磁场强度。变量的后处理需要将其转换为系统中的电流和电压。然而，在基于积分公式的方法中，解直接以电路变量表示，如电流和电压。这使得 PEEC 方法适用于电子互连封装、电磁干扰 (EMI) 和 PCB 分析。

如果想对 PCB 的电磁问题和电路功能进行软件仿真，可以考虑采用 PEEC 方法。利用 PEEC 等效电路，可以进行组合电路和电磁仿真。由于 PEEC 基于麦克斯韦方程的积分公式，它需要的离散化程度较小，而且解的变量与电路变量相同。如果打算为产品设计进行时域和频域分析，可以开发 PEEC 模型，以便在时域和频域之间无限制切换。

文章来源：Cadence楷登PCB及封装资源中心

提高电路板EMC能力PCB设计和布线方法

judy — Fri, 21 Jan 2022 03:24:44 +0000

作者：卓晴，文章来源： TsinghuaJoking微信公众号

简介：本文给出了对于电机控制功率电路在PCB布线方面需要考虑的因素，特别是针对于如何提高电路的电磁兼容性，本文给出了从电路板的选择，地线铺设等方面的考虑。最后通过实际案例展示这些方法的应用。

前言

在每年的全国大学生智能车竞赛中[1] ，都会有很多的同学碰到车模车轮在PVC跑道上摩擦产生静电的干扰。比如在博文脚气引起的牙周炎[2] 记录的同学使用防静电胶带对车轮缠绕，减少静电对电磁检测电路的影响。

提问1：卓大大，我们的三轮车跑起来电感值莫名其妙地跳变，而且跳变得还挺厉害。这是在无电磁线推下车，电感值的波形。然后在轮胎上裹了一层防静电胶带，跳变现象就没有了，卓大大帮我们分析分析吧。

图1 车轮胎上捆绑防静电胶带

图2 静电放电对于电磁检测电路输出信号的干扰

在电机控制应用中的电磁兼容性设计与测试标准[3] 介绍了 EMC design guides for motor control applications[4] 中的前半部分，关于电机控制电路中的EMC防范标准和测试方法。由于篇幅将该文档的后半部分，也就是具体PCB布线考虑细节内容省略了。下面将该文档的后半部分摘录。

PCB设计与布线

为了使得电机控制电路满足电磁兼容性（EMC）标准，EMC要求应该作为产品定义的一部分，并随之将目标在电路设计，器件选择以及PCB布线过程中关注电磁干扰辐射以及降低电路对电磁干扰的敏感性。

下图显示了高度集成电机控制设计电路的一般电路结构。这里，可以看到它包含有各种功能模块。需要考虑其中哪些功能可能产生电磁辐射，或者对于电磁干扰敏感，以及它们之间可能存在的耦合路径。

图1.1 三相感应电机逆变电路

1.1 EMC总览
下图给出一个简单产生电磁干扰的组成部分：

电磁干扰源；

电磁耦合路径

电磁干扰影响器件或接受器件；

图1.1.1 电磁干扰模型

电磁干扰源包括微控制器，电荷放电器件，发送器，功率瞬变器件比如电磁继电器，电源开关以及闪电等。在微控制器系统中，时钟电路通常会产生宽带噪声。

尽管所有的电子线路都可能会接收电磁干扰信号，但最敏感电路信号包括：复位、中断、故障检测、保护以及控制信号线。模拟放大器，控制电路以及电源稳压电路等也容易受到噪声的干扰。

在干扰源和接收电路中间的耦合路径包括：

传导：在干扰源和接收电路之间的耦合路径就是直接的接触，比如引线、电缆或者路径连接；

电容：在两个接近的导体或者引线之间存在各种电场，当间距小于电磁波波长会在空隙之间引起电压的变化；

电感或者磁场：在两个平行导体或者引线之间存在磁场，当间距小于电磁波波长的时候会在接收导体上引起电压的变化；

电磁辐射：当干扰源与接收电路之间的距离比较远，大于电磁波波长，发射与接收之间相当于无线电天线，电磁干扰从干扰源发送，辐射出的电磁波在空气中传播。

电机控制电路中的开关电源通常是电磁干扰的主要来源。电路中的方波脉冲形成快速变化的大电流、电压，具有很高的di/dt,du/dt波形具有很强的非线性，存在高次谐波。由于存在这么多的频率分量，通常都是噪声信号，他们比较容易通过传导或者无线电波辐射干扰到电机控制电路的其它电路，使得它们产生故障。

设计人员通常使用阻尼电路或者软开关技术来极大降低开关电源中的电磁干扰。

令人惊奇的是，由于现在的功率晶体管通常具有比应用需求更高的开关频率，一些特定电路部分可能不经意间将噪声以及谐波分量进行放大，这样会使得电磁干扰问题复杂化。这些高频干扰信号有可能达到无线电波发射的频段，所以有时也被称为射频干扰（RFI）。

逆变以及驱动电路具有产生电磁干扰的能力，电路设计者需特别关注功率晶体管器件的打开和截止特性，尽可能降低这些电路的电磁干扰信号的产生。如果使用分离的IGBT，或者MOSFET器件，设计人员可以灵活使用门极串联电阻来控制功率管的开关特性，在功耗损失与电磁干扰之间进行折中。

如果使用IPM（智能功率模块），内部集成有驱动电路，其中的参数已经在功耗损失与电磁干扰之间进行了优化。

在电机控制电路设计中，还包括有控制以及传感器功能，他们通常容易受到电磁干扰的影响，可以通过旁路、滤波以及缓冲等主要手段来避免他们失效。

一旦确认了电磁干扰源以及有干扰电路，那么在电路性能以及费用约束条件下对电路拓扑结构进行优化。

一旦最初电路设计和原理图定型之后，精力需要集中在电磁兼容性和控制的核心部位：也就是PCB布线。这个阶段可以考虑通过分割策略，考虑不同三维结构的器件布局和布线如何影响最终产品的电磁干扰性能。很多电磁兼容性问题的麻烦通常都是在电路分割和布线过程中被发现和解决的。

解决电磁兼容性要求的主要步骤阶段：

1. 电路定义阶段：定义设计所需要遵守的电磁兼容性标准；

2. 电路设计阶段：在原理图实现过程中，工程师需要：* 确定电路中可能形成电磁干扰源的电路和器件；* 确定电路中容易对电磁干扰敏感的电路和器件；* 确定出在干扰源与接收干扰电路之间可能存在的连通和无线电传递途径。

3. 设计出合适的电路分割策略，可以进行高效电路连接和规划。

1.2 电路分割策略
对于电磁干扰影响重要的PCB布线结构和布局关键因素包括：

1. PCB：确定PCB种类，包括尺寸和层数，通常由费用决定；

2. 地线：确定电路地线结构，它直接影响PCB种类的选择；

3. 信号：确定控制、功率和地线信号的种类，这由所需要的电机控制功能来决定；

4. 耦合路径：确定在功能模块之间的信号交换最佳手段，对大型器件确定是采用表面封装还是穿孔引脚封装。

5. 器件走向和摆放：寿命考虑大型器件，或者需要安装散热片的器件，他们往往对于安放位置有要求，需要进行特殊处理。

6. 屏蔽：对于电磁干扰的其它方法最终无法满足你的电磁兼容性要求和限制，考虑如何对PCB增加屏蔽罩。

1.3 电路分割
经过周密规划之后，需要对电路进行按部就班（遵照逻辑）进行实际分割。下图中的电路分割模型，是经过考虑到所有主要EMI的问题之后的结果，总体上来看它显示了：

电路功能是如何分成不同模块；

不同模块如何布局；

以及模块间如何通过底线进行分割；

图1.3.1 电路分割一种方案

另外，为了高效进行PCB规划和布线，采用图形工具来进行。

在每一个电路功能模块中，电磁干扰源可以通过原理图来找到。由于底线布局对于满足电磁干扰兼容性非常重要，所以不同模块通过底线清晰的分割开来。当然这仅仅是模块和地线布局的理想模型，在设计的时候需要尽可能多的靠近这样的布局。

到此为止，我们采用了从上到下设计策略来满足电磁兼容性要求，这样做的好处是可以确定影响全局的电磁干扰源，采用电路分割策略从而为减少电磁干扰布局奠定良好的基础。

1.4 布线与电磁干扰：PCB选择和布线规范
下面，我们开始讨论自下而上的方法来达到电磁兼容性要求，其中包括有智能布线，电磁发射元的布局以及他们相互之间的连接和影响。

1.4.1 PCB
既然电路最终通过PCB来设计和实现，所以我们需要考虑PCB的选择方案，能够比较好地解决电磁干扰问题。

与电磁波长相当的导体会对电磁干扰敏感，也会成为电磁干扰信号的发射源，所以在设计的时候需要选择PCB基板材料具有最低的介电系数。

FR4通常用于低频电路设计中，由于采用了环氧树脂作为绝缘层，所以它的介电常数达到了4 。

PCB基本的厚度也很重要，因为它决定了不同铺设层之间的耦合程度。导线的宽度与电路板的厚度的比值决定了两层导线之间的耦合程度，这也对控制电磁干扰十分重要。

PCB的可用布线的层数是影响特定设计中的电磁兼容特性的重要因素。之所以重要，是因为它限制了底线铺设的方式，也确定了总的电磁干扰行为。通过铺设地层，使得器件接地比较容易，通过地线屏蔽作用是控制电磁干扰的关键。

下图中显示了单面板的结构，所有的电源线、控制线以及地线都需要在PCB单面来完成。这使得布线和控制电磁兼容性问题变得复杂起来。在同一层电路之间可能会产生相互的干扰。器件接地也变得不容易。

采用单面PCB时，电路板的四周需要尽可能用于铺设地线，对于电路中没有引线的部分，也需要铺铜并连接到地线。对于没有连接到地线的铺铜需要去除。采用单面板在设计可靠的电磁兼容性时缺少灵活的手段。

图1.4.2 单面板中的铺铜

采用双面板来设计电路时，则可以将其中一面单独用于地线，降低布线的复杂度。相对于单面板来说费用也仅仅高一点。但在电源和控制模块之间的干扰还是存在，因此将电路中的电磁干扰源与其他电路分开比较关键。

图1.4.3 双面板结构

图1.4.4 具有通孔来焊接带有管脚的器件

四层板往往费用比较高，但可以利用独立的电源层来达到好的自屏蔽效果。也能够在电路板双面放置元器件。

在下面两种四层板布局中，左边方法将电源层设置在电路板内部，散热受限，也会对底部信号层产生影响。位于上下两层的信号线对于外部电磁干扰源也会敏感。

右边测量则是将地线层放在最外边，有着强的抗击外部干扰源的作用，但内部电路之间会有很大的自干扰。

图1.4.5 两种四层板布局

1.4.2 地线
好的地线策略会解决干扰源以及敏感电路的问题。首先需要考虑PCB中的对所有信号的参考地线的防止，通常是PCB上的物理点，有时PCB放置在机架或者金属外壳内，电路板上的这一点也会与机架或者金属外壳相连。

接下来需要尽可能保证电路地线到这一点的路径最短，通常需要在考虑到可用面积进行权衡：

单面板中由于没有专用底层，所以地线结构考虑困难；

两层板可以设置一层作为独立的地线层，电源线和信号线都用剩下的一层；

具有两层以上的电路板则在地线放置的时候具有更多的灵活性，对于提高电磁干扰的能力也非常大。

图1.4.6 多层电路板PCB布局

（1）降低地线阻抗

图1.4.7 降低地线环路长度

图1.4.8 改进后的电路布局

图1.4.9 推荐的电路布局

（2）地线结构

图1.4.10 通过过孔接地的方式

图1.4.11 改进后的地线环路

（3）电路连接

图1.4.12 地线集结方式

图1.4.13 对于三相电源系统的布局

1.5 PCB布线技巧

图1.5.1 铺铜电路需要连接地线

图1.5.2 电源线和地线布局

图1.5.3 去耦电容放置建议

图1.5.4 引线45°角建议

1.6 案例举例
1.6.1 案例1

图1.6.1 案例1：电路板

图1.6.2 改进后的PCB

1.6.2 案例2

图1.6.3 案例2 ：PCB

图1.6.4 案例2：改进后电路

1.6.3 案例3

图1.6.5 案例3：PCB

1.6.4 案例4

图1.6.6 案例4：PCB

1.6.5 案例5

图1.6.7 案例5：PCB

1.6.6 案例6

图1.6.8 案例6：PCB

布线总结
本文给出了对于电机控制功率电路在PCB布线方面需要考虑的因素，特别是针对于如何提高电路的电磁兼容性，本文给出了从电路板的选择，地线铺设等方面的考虑。最后通过实际案例展示这些方法的应用。

参考资料
[1]全国大学生智能车竞赛中: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/107256496

[2]脚气引起的牙周炎: https://blog.csdn.net/zhuoqingjoking97298/article/details/104135554?ops_...

[3]电机控制应用中的电磁兼容性设计与测试标准: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/122198428

[4]EMC design guides for motor control applications: https://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_n...