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PCB设计如何影响电源EMC性能?

ZLG致远电子 ? 2019-02-12 09:56 ? 次阅读

各位电子工程师想必都知道,设计时,PCB设计占据很重要的地位。以电源为例,PCB设计会直接影响电源的EMC性能、输出噪声、抗干扰能力,甚至是基本功能。电源部分的PCB布线与其他硬件稍有不同,该如何设计?本文为你揭秘。

间距

对于高电压产品必须要考虑到线间距。能满足相应安规要求的间距当然最好,但很多时候对于不需要认证,或没法满足认证的产品,间距就由经验决定了。

多宽的间距合适?必须考虑生产能否保证板面清洁、环境湿度、其他污染等情况如何

对于市电输入,即使能保证板面清洁、密封,MOS管漏源极间接近600V,小于1mm事实上也比较危险了!

板边缘的元器件

在PCB边沿的贴片电容或其他易损坏的器件,在放置时必须考虑PCB分板方向,如图是各种放置方法时,器件受到的应力大小对比。

图1 分板时器件受到的应力对比

由此可以看出,器件应远离并平行于分板边缘,否则可能因为PCB分板导致元器件受损。

环路面积

无论是输入或是输出、功率环路或信号环路,应尽可能的小。功率环路发射电磁场,将导致较差的EMI特性或较大的输出噪声;同时,若被控制环接收,很可能引起异常。

另一方面,若功率环路面积较大,其等效寄生也会增大,可能增加漏极噪声尖峰。

关键走线

因di/dt 作用,必须减小动态节点处电感,否则会产生较强的电磁场。若要减小电感,主要是要减少布线的长度,增加宽度作用较小。

信号线

对于整个控制部分,布线时应考虑将其远离功率部分。若因其他限制两者靠得较近,不应将控制线与功率线并行,否则可能导致电源工作异常、震荡。

另外若控制线很长,应该将来回的一对线的靠近,或将二者置于PCB的两个面上并正对着,从而减小其环路面积,避免被功率部分的电磁场干扰。如图2说明了A、B两点间,正确与错误的信号线布线方法。

图2 正确与错误的信号线布线方法。

当然,信号线上应尽量减少用于连接的过孔!

铺铜

有的时候铺铜是完全没有必要的,甚至应该避免。若铜面积足够大且其电压不断变化,一方面它可能作为天线,向周围辐射电磁波;另一方面它又很容易拾起噪声。

通常只允许在静态节点铺铜,例如对输出端“地”节点铺铜,可以等效增加输出电容,滤除一些噪声信号。

映射

对于一个回路,可以在PCB的一面进行铺铜,它会根据PCB另一面的布线自动映射,使这个回路的阻抗最小。这就好像一组不同阻抗值的阻抗并联,电流会自动选择阻抗最小的路径流过一样。

事实上可以在控制部分的一面进行连线,而在另一面对“地”节点铺铜,两个面间通过过孔连接。

输出整流二极管

输出整流二极管若离输出端比较近,不应将其与输出平行放置。否则二极管处产生的电磁场将穿入电源输出与外接负载形成的环路,使测得的输出噪声增大。

图3 正确与错误的二极管放置方向

地线

地线的布线必须非常小心,否则可能引起EMS、EMI性能和其他性能变差。对于开关电源PCB的“地”,至少做到以下两点:

  • 功率地和信号地,应单点连接;

  • 不应有存在地环路。

Y电容

输入输出经常会接入Y电容,有时因某些原因,可能无法将其挂在输入电容地上,此时切记,一定要接在静态节点,如高压端。

其他

实际电源PCB设计时,可能还要考虑其他一些问题,例如“应紧靠被保护电路”、“共模电感应增加放电齿”、“芯片VCC供电处应增加瓷片电容”等等。另外,是否需特殊处理,如铜箔、屏蔽等,在PCB设计阶段也是需要考虑的。

有时往往会遇到多个原则相互冲突的情况,满足其中一个就满足不了其他的,这是需要工程师应用已有的经验,根据实际项目需求,确定最合适的布线了!

总结

为打造高稳定的产品,在硬件设计中需要的设计细节是很多的,本文仅是介绍硬件中的最为常见的电源设计。为使整体产品或系统拥有稳定、可靠的供电,大部分工程师会选择电源模块作为系统供电的基础。

原文标题:【电源设计经验】电源PCB设计篇

文章出处:【微信号:ZLG_zhiyuan,微信公众号:ZLG致远电子】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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ADG736 CMOS、低压、2.5 Ω、双通道单刀双掷开关

ADG1613 1 Ω典型导通电阻、±5 V、+12 V、+5 V和+3.3 V四路SPST开关

和特点 1 Ω典型导通电阻0.2 Ω导通电阻平坦度±3.3 V至±8 V双电源供电3.3 V至16 V单电源供电无需VL电源3 V逻辑兼容输入轨到轨工作每个通道的连续电流LFCSP封装:280 mATSSOP封装:175 mA16引脚TSSOP和16引脚、4 mm × 4 mm LFCSP封装 产品详情 ADG1611/ADG1612/ADG1613内置四个独立的单极/单掷(SPST)开关。二者的唯一不同之处就是数字控制逻辑相反。ADG1611开关的接通条件是相关控制输入为逻辑0,而ADG1612开关则要求逻辑1。ADG1613有两个开关的数字控制逻辑与ADG1611相似,但其它两个开关的控制逻辑则相反。当接通时,各开关在两个方向的导电性能相同,输入信号范围可扩展至电源电压范围。在断开条件下,等于电源电压的信号电平被阻止。ADG1613具有先开后合式开关动作,适合多路复用器应用。设计本身具有低电荷注入特性,当开关数字输入时,可实现最小的瞬变。这些开关具有超低导通电阻特性,对于低导通电阻、低失真性能至关重要的数据采集和增益开关应用堪称理想解决方案。导通电阻曲线在整个模拟输入范围都非常平坦,可确保开关音频信号时拥有出色的线性度和低失真性能。CMOS结构确保功耗极低,因而这...
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ADG1613 1 Ω典型导通电阻、±5 V、+12 V、+5 V和+3.3 V四路SPST开关

ADG1611 1 Ω典型导通电阻、±5 V、+12 V、+5 V和+3.3 V四路SPST开关

和特点 1 Ω典型导通电阻0.2 Ω导通电阻平坦度±3.3 V至±8 V双电源供电3.3 V至16 V单电源供电无需VL电源3 V逻辑兼容输入轨到轨工作每个通道的连续电流LFCSP封装:280 mATSSOP封装:175 mA16引脚TSSOP和16引脚、4 mm × 4 mm LFCSP封装 产品详情 ADG1611/ADG1612/ADG1613内置四个独立的单极/单掷(SPST)开关。二者的唯一不同之处就是数字控制逻辑相反。ADG1611开关的接通条件是相关控制输入为逻辑0,而ADG1612开关则要求逻辑1。ADG1613有两个开关的数字控制逻辑与ADG1611相似,但其它两个开关的控制逻辑则相反。当接通时,各开关在两个方向的导电性能相同,输入信号范围可扩展至电源电压范围。在断开条件下,等于电源电压的信号电平被阻止。ADG1613具有先开后合式开关动作,适合多路复用器应用。设计本身具有低电荷注入特性,当开关数字输入时,可实现最小的瞬变。这些开关具有超低导通电阻特性,对于低导通电阻、低失真性能至关重要的数据采集和增益开关应用堪称理想解决方案。导通电阻曲线在整个模拟输入范围都非常平坦,可确保开关音频信号时拥有出色的线性度和低失真性能。CMOS结构确保功耗极低,因而这...
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ADG1611 1 Ω典型导通电阻、±5 V、+12 V、+5 V和+3.3 V四路SPST开关

ADG1612 1 Ω典型导通电阻、±5 V、+12 V、+5 V和+3.3 V四路SPST开关

和特点 1 Ω典型导通电阻0.2 Ω导通电阻平坦度±3.3 V至±8 V双电源供电3.3 V至16 V单电源供电无需VL电源3 V逻辑兼容输入轨到轨工作每个通道的连续电流LFCSP封装:280 mATSSOP封装:175 mA 16引脚TSSOP和16引脚、4 mm × 4 mm LFCSP封装 产品详情 ADG1611/ADG1612/ADG1613内置四个独立的单极/单掷(SPST)开关。二者的唯一不同之处就是数字控制逻辑相反。ADG1611开关的接通条件是相关控制输入为逻辑0,而ADG1612开关则要求逻辑1。ADG1613有两个开关的数字控制逻辑与ADG1611相似,但其它两个开关的控制逻辑则相反。当接通时,各开关在两个方向的导电性能相同,输入信号范围可扩展至电源电压范围。在断开条件下,等于电源电压的信号电平被阻止。ADG1613具有先开后合式开关动作,适合多路复用器应用。设计本身具有低电荷注入特性,当开关数字输入时,可实现最小的瞬变。这些开关具有超低导通电阻特性,对于低导通电阻、低失真性能至关重要的数据采集和增益开关应用堪称理想解决方案。导通电阻曲线在整个模拟输入范围都非常平坦,可确保开关音频信号时拥有出色的线性度和低失真性能。CMOS结构确保功耗极低,因而这...
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ADG1612 1 Ω典型导通电阻、±5 V、+12 V、+5 V和+3.3 V四路SPST开关

ADG749 CMOS 1.8 V至5.5 V、2.5 Ω 2:1多路复用器/单刀双掷开关,采用SC70封装

和特点 单电源:1.8 V至5.5 V 导通电阻:5Ω(典型值) 导通电阻平坦度:0.75 Ω(典型值) 汽车应用温度范围: ?40°C至+125°C -3 dB带宽:> 200 MHz 轨到轨工作 小型6引脚SC70封装 快速开关时间接通时间tON = 12 ns断开时间tOFF = 6 ns 典型功耗:<0.01 μW TTL/CMOS兼容型产品详情 ADG749是一款单芯片CMOS单刀双掷(SPDT)开关。它采用亚微米工艺设计,具有低功耗、高开关速度、低导通电阻和低泄漏电流特性,ADG749可以采用1.8 V至5.5 V单电源供电,非常适合用在电池供电仪表中,以及配合Analog Devices, Inc.(简称ADI)的新一代DAC和ADC使用。接通时,ADG749的各开关在两个方向的导电性能相同。该器件为先开后合式开关。由于采用先进的亚微米工艺,?3 dB带宽可以达到200 MHz以上。ADG749采用6引脚SC70封装。产品聚焦1.8 V至5.5 V单电源供电。ADG749具有高性能、低导通电阻和快速开关时间,在 3 V和5 V供电时保证额定性能。.压为1.8 V时,整个温度范围内RON典型值为40 Ω。 汽车应用温度范围:?40°C至+125°C。导通电阻平坦度(RFLAT(ON)) :0.75 Ω(典型值).?3 dB带...
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ADG749 CMOS 1.8 V至5.5 V、2.5 Ω 2:1多路复用器/单刀双掷开关,采用SC70封装

ADG701L CMOS、低压、2 Ω、单刀单掷常闭(NC)开关

和特点 单电源:1.8 V至5.5 V 导通电阻:2 Ω(典型值) 低导通电阻平坦度 在85°C及以下可保证泄漏性能 –3 dB带宽:> 200 MHz 轨到轨工作 快速开关时间接通时间tON :18 ns断开时间 tOFF: 12 ns 典型功耗:<0.01 μW TTL/CMOS兼容型产品详情 ADG701L/ADG702L均为单芯片CMOS单刀单掷(SPST)开关,采用先进的亚微米工艺设计,具有低功耗、高开关速度、低导通电阻和低泄漏电流特性。此外,?3 dB带宽可以达到200 MHz以上。ADG701L/ADG702L可以采用1.8 V至5.5 V单电源供电,非常适合用在电池供电仪表中,以及配合Analog Devices, Inc.(简称ADI)的新一代DAC和ADC使用。图1和图2显示,当逻辑输入为1时,ADG701L开关闭合,ADG702L开关则断开。接通时,各开关在两个方向的导电性能相同。ADG701L/ADG702L提供5引脚SOT-23、6引脚SOT-23和8引脚MSOP三种封装。应用电池供电系统通信系统采样保持系统音频信号路由视频开关机械式舌簧继电器的替代产品 方框图...
发表于 02-15 18:35 ? 8次 阅读
ADG701L CMOS、低压、2 Ω、单刀单掷常闭(NC)开关

ADG702L CMOS、低压、2 Ω、单刀单掷常开(NO)开关

和特点 单电源:1.8 V至5.5 V 导通电阻:2 Ω(典型值) 低导通电阻平坦度 在85°C及以下可保证泄漏性能 –3 dB带宽:> 200 MHz 轨到轨工作 快速开关时间接通时间 tON :18 ns断开时间tOFF :12 ns 典型功耗:<0.01 μW TTL/CMOS兼容型产品详情 ADG701L/ADG702L均为单芯片CMOS单刀单掷(SPST)开关,采用先进的亚微米工艺设计,具有低功耗、高开关速度、低导通电阻和低泄漏电流特性。此外,?3 dB带宽可以达到200 MHz以上。ADG701L/ADG702L可以采用1.8 V至5.5 V单电源供电,非常适合用在电池供电仪表中,以及配合ADI的新一代DAC和ADC使用。图1和图2显示,当逻辑输入为1时,ADG701L开关闭合,ADG702L开关则断开。接通时,各开关在两个方向的导电性能相同。ADG701L/ADG702L提供5引脚SOT-23、6引脚SOT-23和8引脚MSOP三种封装。应用电池供电系统通信系统采样保持系统音频信号路由视频开关机械式舌簧继电器的替代产品 方框图...
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ADG702L CMOS、低压、2 Ω、单刀单掷常开(NO)开关

ADG5433 高压防闩锁型三通道SPDT开关

和特点 防闩锁 8 kV HBM ESD 低导通电阻:13.5 Ω ±9 V至±22 V双电源供电 9 V至40 V单电源供电 最大额定电源电压:48 V 额定电压范围:±5V、±20V、+12V、+36V 模拟信号范围:VSS至 VDD 通过汽车应用认证 产品详情 ADG5433和ADG5434均为单芯片工业CMOS模拟开关,分别内置三个/四个独立可选的单刀双掷(SPDT)开关。所有通道均采用先开后合式开关,防止开关通道时发生瞬时短路。 ADG5433(LFCSP和TSSOP封装)提供EN输入,用来使能或禁用器件。 禁用时,所有通道均关断。这些开关具有超低导通电阻和导通电阻平坦度,对于低失真性能至关重要的数据采集和增益切换应用堪称理想解决方案。应用继电器替代方案自动测试设备数据采集仪器仪表航空电子音频和视频开关通信系统产品特色- 沟道隔离可防止闩锁。电介质沟道将P沟道与N沟道晶体管分开,保证即使在严重过压状况下,也不会发生闩锁现象。- 低导通电阻RON。- 双电源供电。 对于双极性模拟信号应用,ADG5433/ADG5434可以采用最高±22 V的双电源供电。- 单电源供电。 对于单极性模拟信号应用,ADG5433/ADG5434可以采用最高40V的单电源供电。- 3 V 逻...
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ADG5433 高压防闩锁型三通道SPDT开关

ADG5434 高压防闩锁型四通道SPDT开关

和特点 无闩锁现象 8 kV HBM ESD额定值 低导通电阻:13.5 Ω 双电源供电:±9 V至±22 V 单电源供电:9 V至40 V 最大额定电源电压:48 V 额定电压范围:±15V、±20V、+12V、+36V 模拟信号范围:VSS至VDD产品详情 ADG5433和ADG5434均为单芯片工业CMOS模拟开关,分别内置三个/四个独立可选的单刀双掷(SPDT)开关。所有通道均采用先开后合式开关,防止开关通道时发生瞬时短路。ADG5433(LFCSP和TSSOP封装)提供EN输入,用来使能或禁用器件。禁用时,所有通道均关断。这些开关具有超低导通电阻和导通电阻平坦度,对于低失真性能至关重要的数据采集和增益切换应用堪称理想解决方案。应用继电器替代方案自动测试设备数据采集仪器仪表航空电子音频和视频开关通信系统产品聚焦- 沟道隔离可防止闩锁。电介质沟道将P沟道与N沟道晶体管分开,保证即使在严重过压状况下,也不会发生闩锁现象。- 低导通电阻 RON。- 双电源供电。对于双极性模拟信号应用,ADG5433/ADG5434可以采用最高±22 V的双电源供电。- 单电源供电。对于单极性模拟信号应用,ADG5433/ADG5434可以采用最高40V的单电源供电。- 3 V 逻辑兼容数...
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ADG5434 高压防闩锁型四通道SPDT开关

ADG712 CMOS、低压、2.5 Ω、四通道单刀单掷开关

和特点 单电源:1.8 V至5.5 V 导通电阻:2.5 Ω(典型值) 低导通电阻平坦度 -3 dB带宽:> 200 MHz 轨到轨工作 16引脚TSSOP/SOIC封装 快速开关时间接通时间tON: 16 ns断开时间tOFF :10 ns 典型功耗:<0.01 μW TTL/CMOS 兼容型产品详情 ADG712是一款单芯片CMOS器件,内置四个独立可选的开关。它采用先进的亚微米工艺设计,具有低功耗、高开关速度、低导通电阻、低泄漏电流和高带宽特性。ADG712采用+1.8 V至+5.5 V单电源供电,非常适合用在电池供电仪表中,以及配合Analog Devices, Inc.(简称ADI)的新一代DAC和ADC使用。同时快速开关时间和高带宽使该器件适合视频信号切换应用。接通时,各开关在两个方向的导电性能相同。ADG712提供16引脚TSSOP和16引脚SOIC两种封装。 方框图...
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ADG712 CMOS、低压、2.5 Ω、四通道单刀单掷开关

ADG711 CMOS、低压、2.5 Ω、四通道单刀单掷开关

和特点 单电源:1.8 V至5.5 V 导通电阻:2.5 Ω(典型值) 低导通电阻平坦度 -3 dB带宽:> 200 MHz 轨到轨工作 16引脚TSSOP/SOIC封装 快速开关时间接通时间tON :16 ns断开时间tOFF :10 ns 典型功耗:<0.01 μW TTL/CMOS 兼容型产品详情 ADG711是一款单芯片CMOS器件,内置四个独立可选的开关。它采用先进的亚微米工艺设计,具有低功耗、高开关速度、低导通电阻、低泄漏电流和高带宽特性。ADG711采用+1.8 V至+5.5 V单电源供电,非常适合用在电池供电仪表中,以及配合Analog Devices, Inc.(简称ADI)的新一代DAC和ADC使用。同时快速开关时间和高带宽使该器件适合视频信号切换应用。接通时,各开关在两个方向的导电性能相同。ADG711提供16引脚TSSOP和16引脚SOIC两种封装。 方框图...
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ADG711 CMOS、低压、2.5 Ω、四通道单刀单掷开关

信号完整性问题和印制电路板设计PDF版电子书免费下载

本书是论述印制电路板设计的教科书,从相关的工程基础知识入手,以理论与实践相结合的方式,讲述印制电路板....
发表于 02-15 17:19 ? 48次 阅读
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工程师搞PCB设计该学哪款软件

今天讨论一个很多初学者都关注的一个问题。 也是很多小伙伴最近老问到的一个问题:目前PCB设计软件这么....
的头像 玩转单片机 发表于 02-15 15:42 ? 337次 阅读
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spartan-6 FPGA PCB设计和引脚规划指南

本指南提供了有关Spartan?6设备的PCB设计的信息,重点介绍在PCB和接口级别做出设计决策的策....
发表于 02-15 14:56 ? 39次 阅读
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一个简单而又非常重要的小技巧:为PCB保持清洁!

图 2 是我用来展示焊剂污染所造成结果的测试电路。由 2.5V 参考电压激活的平衡惠斯顿接桥网络可仿....
的头像 电子工程娱乐城白菜论坛 发表于 02-15 09:42 ? 1713次 阅读
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如何消除PCB布局带来的噪声问题

为了解决噪声问题,往往要花费数小时的时间进行实验室测试,以便揪出元凶,但最终却发现,噪声是由开关电源....
的头像 EDA365 发表于 02-15 08:42 ? 296次 阅读
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AD教程之Altium Designer电路设计的案例教程资料免费下载

本文档详细介绍的是AD教程之Altium Designer电路设计的案例教程资料免费下载 要求学生....
发表于 02-15 08:00 ? 72次 阅读
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安森美:SiC、GaN助力更小电源转换系统发展

根据IHS Markit分析,由于混合动力和电动汽车,电源和太阳能逆变器主要应用市场的需求,预计20....
的头像 渔翁先生 发表于 02-15 00:09 ? 2210次 阅读
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EDA娱乐城白菜论坛在数字电路中的应用

EDA娱乐城白菜论坛涉及面很广,内容丰富,从教学和实用角度看,主要应掌握如下4个方面内容:一是大规模可编程逻辑....
发表于 02-14 15:45 ? 74次 阅读
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浅谈电磁兼容性设计的三规律三要素五层次

本文介绍了电磁兼容性(EMC)三大规律、EMC问题三要素、电磁干扰的特性、以及五层次EMC设计法。帮....
的头像 电磁兼容EMC 发表于 02-14 15:41 ? 194次 阅读
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电磁兼容设计和电路的ESD保护需要考虑哪些因素

电磁干扰通常有两种情形,即传导干扰和辐射干扰。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰....
发表于 02-14 15:03 ? 301次 阅读
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装机电源的选择与主板SLI认证

电源是计算机的心脏,一个好的电源可以让电脑硬件更好地运行,使电脑硬件寿命更长。一台电脑CPU、显卡是....
的头像 发烧友学院 发表于 02-14 15:01 ? 185次 阅读
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如何制作灯泡

要想在家里制作小灯泡,那可不是很容易的。下面就让小编给大家介绍一下制作小灯泡的做法。
的头像 发烧友学院 发表于 02-14 14:45 ? 249次 阅读
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深度解析PCB板和集成电路的区别

简单的说集成电路是把一个通用电路集成到一块芯片上,它是一个整体,一旦它内部有损坏 ,那这个芯片也就损....
的头像 EDA365 发表于 02-14 14:10 ? 432次 阅读
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电脑电源的历史

说起电脑PC电源的发展,应该要从计算机业界最初的硬件巨头蓝色巨人IBM说起,上世纪90年代前的AT或....
的头像 发烧友学院 发表于 02-14 14:02 ? 169次 阅读
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浅析电源PCB设计与EMC的关联

说起开关电源的难点问题,PCB布板问题不算很大难点,但若是要布出一个精良PCB板一定是开关电源的难点....
的头像 电磁兼容EMC 发表于 02-13 14:54 ? 265次 阅读
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探究开关电源波纹的产生、测量与抑制

以上是关于开关电源纹波,总结的一些内容,如果能加些波形就更好了。虽然可能不太全,但对一般的应用已经足....
的头像 电磁兼容EMC 发表于 02-13 09:04 ? 1005次 阅读
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AD16软件使用经验的精心总结

  本文档详细介绍的是Altium Designer软件使用经验的精心总结主要内容包括了:一、 软件....
发表于 02-13 08:00 ? 46次 阅读
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液晶电视电磁兼容设计方案

液晶电视结构主要包括:液晶显示模块,电源模块,驱动模块(主要包括主驱动板和调谐器板)以及按键模块。一....
发表于 02-12 15:23 ? 85次 阅读
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PCB分层堆叠是如何控制EMI辐射的

就我们电路板上的IC而言,IC周围的电源层可以看成是优良的高频电容器,它可以收集为干净输出提供高频能....
发表于 02-12 15:15 ? 87次 阅读
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分享15余年EMC设计经验,让学习者成为高规格设计师!

本次直播旨在从基础了解电磁兼容理论,在实际设计与整改过程中灵活运用理论知识,提高设计品质和整改效率,....
发表于 02-12 10:51 ? 0次 阅读
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Hi3516A和Hi3516D硬件设计用户指南资料免费下载

本文档主要介绍 Hi3516A/Hi3516D 芯片方案的硬件原理图设计、PCB 设计、单板热设计建....
发表于 02-12 08:00 ? 41次 阅读
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