問：是否應將DC-DC轉換器放置在PCB的底部，而將敏感的模擬電路放置在PCB的頂部？

是的，這是個好主意，這也在我的一些客戶那里得到成功使用。通常，RF部分設置在頂層，所有數字處理和控制部分則都位于底層。中間至少要有一個實心地回路平面，并且需要注意在頂部和底部之間如何對任何關鍵（即高頻）信號進行布線。必須要確保返回電流以及信號過孔的路徑連續。

問：是否有出色的DC-DC轉換器PCB設計示例？

我現在所能建議的是，將這些元器件放置在非常靠近DC-DC轉換器IC的位置，從而減少Cin和Cout（加上開關電感）的回路面積，然后就是保持輸入電路和輸出電路之間的隔離。在電路板的頂部或底部設置所有相關的元器件，然后確保有實心返回平面相鄰。

問：您提到共享Cin和Cout地引腳。您可以再討論下這個主題嗎？

當Cin（降壓轉換器的噪聲回路）和Cout（升壓轉換器的噪聲回路）共享相同的地電流返回路徑時，噪聲會通過該公共阻抗返回路徑耦合，而污染“安靜”的一面（無論是使用哪種降壓/升壓拓撲）。圖5給出了一個很好的示例，它將Cin和Cout連接到同一點。請注意，并非只有TI會不經意地提出這樣的壞布局建議，而是所有器件制造商有時都會出現這種情況。我們要能夠找出主電流回路，然后確保一次和二次側電路彼此分開得很好。

圖5：以上示例中的TI LMR33610電路布局不佳，因為其存在Cin和Cout共享相同地回路的情況。這種公共阻抗耦合現象會將該降壓轉換器的噪聲電流耦合到輸出電壓軌。（圖片來源：德州儀器）

問：在DC-DC轉換器上隔離Cin和Cout地參考的最佳方法是什么？

這個問題與上面的問題有關。最好的方法是將它們分離。如果按照原理圖（輸入回路-轉換器IC-輸出回路）布置電路板，則情況會很好。

問：您還沒有提到共模（CM）發射和差模（DM）發射的情況。是否能舉幾個降低PCB DM輻射會導致CM增加的實例，或反之亦然呢？是否有通用的PCB降輻射技術可以同時減少這兩種發射？

減少PCB CM和DM EMI最好的方法是實現適當的PCB層疊。所有信號走線都應具有相鄰的地回路平面，所有的電源平面/走線也都應具有相鄰的地回路平面。我們希望將數字信號電磁波從頭到尾限制在銅走線和返回平面之間。希望將任何電源網絡瞬變（也包括電磁波）限制在銅平面/走線和返回平面之間。我最近在“Review: Tekbox LISN Mate is valuable for evaluating filter circuits”一文中就進行了一些DM和CM傳導發射實驗。

問：您提到要使DC-DC轉換器遠離處理器和其他數字電路。但是，低壓電源軌（1.5V、0.8V等）需要更靠近數字器件，電壓降的損失會影響電壓水平。對于這種情況，您有什么具體建議嗎？

圖6：有時，將DC-DC轉換器放置在靠近其用電器件的位置比較好。只要確保遵循所有通常的預防措施，例如使電流回路最小化，然后確保下方有實心返回平面即可。

在PCB布局時保持分區的目標常常需要權衡（圖6）。有時（屢見不鮮，不是么？）DC-DC轉換器電路需要放置在數字處理區域內。我只是想警告您，請保持DC-DC轉換器布局的一般規則，然后確保所有數字和電源轉換電路下方均具有相鄰的實心返回平面。

還要避免將電源轉換部分放置在過于靠近系統RF部分的位置。一些無線模塊制造商建議將電源轉換電路放置在其模塊附近，而我發現這樣做的客戶設計確實存在問題。通常，在DC-DC轉換器電感和開關節點周圍會產生很大的電場。讓這些電場位于天線附近確實是個壞消息。

此外，我強烈建議在電源轉換和數字處理部分上計劃使用局部屏蔽。如果不需要的話，那么很好，但是要知道這通常需要使用局部屏蔽（特別是對于物理尺寸較小的板），并且如果沒有事先計劃好的連接點，則很難實施。

問：EMI濾波器（反射式LC濾波器）和EMI吸收材料，哪個更有效？

哈哈！好吧，我猜想常規濾波器會更好，因為其可以衰減到40dB左右，但是其帶寬可能會比寬帶鐵氧體吸波材料窄。另一方面，柔性鐵氧體吸收片（圖7和圖8）通常僅能吸收5至20dB。我認為需要做一些實驗。我想請您參閱我有關鐵氧體吸收材料的文章“Insertion-loss measurements of ferrite absorber sheets”。

圖7：使用微帶衰減法測量鐵氧體吸收片。

圖8：這是Arc-Tech WaveX鐵氧體吸波材料的吸收曲線示例，該吸波材料恰好能在正常的蜂窩LTE和2GHz以下的其他無線/GPS頻帶中很好地工作。

問：您有哪些EMC書籍可以推薦？

我在前面提到了幾個，但也立即想到在我自己的藏書中還有下面這些好書（順序不分先后）：

Henry Ott,Electromagnetic Compatibility Engineering, 2nd edition: a more practical treatment and probably the best-known reference

Clayton Paul,Introduction to Electromagnetic Compatibility, 2nd edition: a more academic treatment

Eric Bogatin,Signal and Power Integrity Simplified, 3rd edition

Smith and Bogatin,Principles of Power Integrity for PDN Design

Steven Sandler,Power Integrity – Measuring, Optimizing, and Troubleshooting Power Related Parameters in Electronic Systems

Ralph Morrison,Grounding and Shielding – Circuits and Interference, 6th edition

Ralph Morrison,Fast Circuit Boards – stresses the electromagnetic wave nature of digital signals

David Weston,Electromagnetic Compatibility, 3rd edition: more oriented toward military systems

André and Wyatt,EMI Troubleshooting Cookbook for Product Designers: good coverage of EMC basic theory, measurement techniques, and troubleshooting

Wyatt,Creating Your Own EMC Troubleshooting Kit, Volume 1– Volume 2 (emissions) and Volume 3 (immunity) coming soon

Würth Elektronik’sTrilogy of Magnetics, 5th edition

—Kenneth Wyatt是Wyatt Technical Services公司的總裁兼首席顧問。

參考資料

Wyatt,Characterize DC-DC converter EMI with near field probes, EDN

Wyatt,Design PCBs for EMI: How signals move – Part 1, EDN

Wyatt,Platform interference, EDN

Wyatt,Insertion loss measurements of ferrite absorber sheets, EDN

Various video demos of EMC design principles, Wyatt Technical Services

Wyatt,Review: Tekbox LISN Mate is valuable for evaluating filter circuits, EDN

編輯：hfy