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器中，此外，它可以用來(lái)對數據訊號、I/O連結、供電接口做絕緣。根據變壓器種類(lèi)和應用的不同，在一次側(primary)和二次側(secondary)線(xiàn)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(lái)防止此兩組線(xiàn)圈之間的電容耦合。

變壓器也廣泛地用來(lái)提供共模(common mode;CM)絕緣。這些裝置根據通過(guò)其輸入端的差模(differential mode;DM)訊號，來(lái)將一次側線(xiàn)圈和二次側線(xiàn)圈產(chǎn)生磁性連結，以傳遞能量。其結果是，通過(guò)一次側線(xiàn)圈的CM電壓會(huì )被排拒，因此達到共模絕緣的目的。不過(guò)，在制造變壓器時(shí)，在一次側和二次側線(xiàn)圈之間，會(huì )有訊號源電容存在。當電路頻率增加時(shí)，電容耦合能力也會(huì )增強，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(huà)，高頻的射頻能量(來(lái)自快速瞬變、ESD、雷擊……等)可能會(huì )通過(guò)變壓器，導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)針對各種被動(dòng)組件的隱藏特性做了詳盡的說(shuō)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(shuō)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(lái)的。這些方程式描述了在一個(gè)閉回路環(huán)境中，電磁場(chǎng)強度和電流密度的特性，而且需要使用高等微積分來(lái)計算。因為Maxwell方程式非常的復雜，在此僅做簡(jiǎn)要的說(shuō)明。其實(shí)，PCB布線(xiàn)工程師并不需要完全了解Maxwell方程式的詳細知識，只要了解其中的重點(diǎn)，就能完成EMC設計。完整的Maxwell方程式條列如下：