131 1300 0010
其他電源
當前位置: 首頁>> 電源技術>>其他電源>>
  • 導航欄目
  • 逆變電源
  • 開關電源
  • 電機伺服
  • 其他電源
  • PCB上的回流路徑
    PCB上的回流路徑
  • PCB上的回流路徑
  • 來源:電子工程師筆記  發(fā)布日期: 2022-11-14  瀏覽次數: 1,858

    電流的路徑是個環(huán)路。因此,每個電流信號有來肯定有回。

    要獲得最佳的PCB設計,需要了解信號的回流的實際路徑。電路的信號完整性和EMC性能,直接與電流環(huán)路形成的電感相關,而電感大小則主要與環(huán)路的面積相關。

    在做PCB設計時,比較容易忽略回流的實際路徑,因為它不像信號路徑(通常是微帶線)那么形象。

    微帶線的回流路徑

    6286918c-62e3-11ed-8abf-dac502259ad0

    如上圖所示,考慮一個兩層的PCB板。

    該電路在top層包括一個信號電流源,驅動一根微帶線,微帶線的另外一端,接一負載,并通過通孔2接到bottom層。

    信號電流源的返回引腳(比如GND管腳),也通過通孔1接到bottom層。

    理想情況下,希望地平面上的各處壓降為0,即通孔1和通孔2之間的阻抗為零。

    那上面所述的簡單電路結構中,如果信號頻率發(fā)生變化,回流路徑會發(fā)生什么變化呢?

    用電磁仿真軟件進行仿真,可以得到如下結果,如下圖所示。

    由此可見:

    (1) 當頻率變化時,在top層的信號路徑是確定的,是沿著微帶線的;

    (2) 當頻率變化時,在bottom層的回流路徑是不確定的。因此,想要確定信號的回流路徑,先要確定信號的頻率。

    62b5b354-62e3-11ed-8abf-dac502259ad0

    如仿真結果所示,當頻率為1KHz時,對應的仿真回流路徑大部分是在兩通孔之間的直線上。

    幾乎所有電流都遵循最短的電氣距離,即電阻最小的路徑;因此,只有一小部分電流從主返回路徑擴散開來。

    由于?DC?和極低頻(通常低于 kHz)電流均勻分布在接地平面上(如a中綠色部分所示),因此它會擴散到整個接地平面的橫截面上,但是離電阻最小路徑越遠,電流密度越小。

    而當頻率升高時(1MHz以上),回流路徑則主要集中在微帶跡線的下方。

    也可以用一個公式來表示上述現象。

    不按最短矩離流動的回流,占總電流的比例為

    62ed3086-62e3-11ed-8abf-dac502259ad0

    則當頻率很低,或者信號為直流時:

    6301b092-62e3-11ed-8abf-dac502259ad0

    當頻率升高時,

    631dd6aa-62e3-11ed-8abf-dac502259ad0

    從上面的公式,可以了解到,當低頻率時(小于KHz),回流路徑主要是在最短路徑上;在這條最短路徑旁邊,可能還會有一些小電流,而且電流的密度,離主路徑越遠,密度就越小。

    當地平面的電阻顯著小于電抗時(當頻率在MHz以上),回流路徑不再均勻分布在地平面上,而是集中在跡線下方。

    回流路徑的電阻

    對于微帶線,在低頻時回流路徑的電阻如下圖所示。

    633943ae-62e3-11ed-8abf-dac502259ad0

    隨著頻率的增加,由于趨膚效應和鄰近效應,平面中的電流分布會發(fā)生變化。走線和平面中的電流被拉向它們相應的附近表面。如下圖所示。

    6355ae54-62e3-11ed-8abf-dac502259ad0

    當趨膚深度小于銅箔厚度時,此時對應的回流路徑的電阻相比于低頻時,式子稍有不同。需要將公式中的銅箔厚度改為趨膚深度。

    638376ae-62e3-11ed-8abf-dac502259ad0

    當回流路徑主要集中在微帶線下方時,其回流路徑上的壓降,應用阻抗來描述。

    63a00a8a-62e3-11ed-8abf-dac502259ad0

    在頻率較低時,電阻占主導作用;而當頻率升高時,電抗占主導作用。


  • ·上一篇:
    ·下一篇:
  • 其他關聯(lián)資訊
    深圳市日月辰科技有限公司
    地址:深圳市寶安區(qū)松崗鎮(zhèn)潭頭第二工業(yè)城A區(qū)27棟3樓
    電話:0755-2955 6626
    傳真:0755-2978 1585
    手機:131 1300 0010
    郵箱:hu@szryc.com

    深圳市日月辰科技有限公司 版權所有:Copyright?2010-2023 m.elibeatofitness.com 電話:13113000010 粵ICP備2021111333號