印刷電路板上被動(dòng)組件隱藏行為及特性解析方案

變壓器

變壓器通常存在于電源供應(yīng)器中，此外，它可以用來對(duì)數(shù)據(jù)訊號(hào)、I/O連結(jié)、供電接口做絕緣。根據(jù)變壓器種類和應(yīng)用的不同，在一次側(cè)(primary)和二次側(cè)(secondary)線圈之間，可能有屏蔽物(shield)存在。此屏蔽物連接到一個(gè)接地的參考源，是用來防止此兩組線圈之間的電容耦合。

變壓器也廣泛地用來提供共模(common mode;CM)絕緣。這些裝置根據(jù)通過其輸入端的差模(differential mode;DM)訊號(hào)，來將一次側(cè)線圈和二次側(cè)線圈產(chǎn)生磁性連結(jié)，以傳遞能量。其結(jié)果是，通過一次側(cè)線圈的CM電壓會(huì)被排拒，因此達(dá)到共模絕緣的目的。不過，在制造變壓器時(shí)，在一次側(cè)和二次側(cè)線圈之間，會(huì)有訊號(hào)源電容存在。當(dāng)電路頻率增加時(shí)，電容耦合能力也會(huì)增強(qiáng)，因此破壞了電路的絕緣效果。若有足夠的寄生電容存在的話，高頻的射頻能量(來自快速瞬變、ESD、雷擊……等)可能會(huì)通過變壓器，導(dǎo)致在絕緣層另一端的電路，也會(huì)接收到此瞬間變化的高電壓或高電流。

上面已經(jīng)針對(duì)各種被動(dòng)組件的隱藏特性做了詳盡的說明，底下將解釋為何這些隱藏特性會(huì)在PCB中造成EMI。

淺談電磁理論

上述的被動(dòng)組件具有隱藏特性，而且會(huì)在PCB中產(chǎn)生射頻能量，但為何會(huì)如此呢?為了了解其原由，必須明白Maxwell方程式。Maxwell的四個(gè)方程式說明了電場(chǎng)和磁場(chǎng)之間的關(guān)系，而且它們是從Ampere定律、Faraday定律、和Gauss定律推論而來的。這些方程式描述了在一個(gè)閉回路環(huán)境中，電磁場(chǎng)強(qiáng)度和電流密度的特性，而且需要使用高等微積分來計(jì)算。因?yàn)镸axwell方程式非常的復(fù)雜，在此僅做簡(jiǎn)要的說明。其實(shí)，PCB布線工程師并不需要完全了解Maxwell方程式的詳細(xì)知識(shí)，只要了解其中的重點(diǎn)，就能完成EMC設(shè)計(jì)。完整的Maxwell方程式條列如下：