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DC/DC電源下方鋪銅是否有益

GReq_mcu168 ? 來源:硬件攻城獅 ? 作者:硬件攻城獅 ? 2022-03-11 09:45 ? 次閱讀

DC/DC 電源的電感底部是否應該鋪銅這個問題,工程師們常常意見分歧。一種觀點認為,在電感下方鋪銅會在接地面上產生渦流;渦流會影響功率電感的電感量并增加系統(tǒng)損耗,而接地面噪聲會影響其他高速信號。另一種觀點則認為,完整的銅平面可以降低 EMI 并改善散熱。

本文將首先介紹電感的分類,然后進行一個電感下方鋪銅的實驗。最后,我們將解釋鋪設銅層的益處,然后再對 DC/DC 電源下方鋪銅是否有益這個問題做出結論。

電感的分類

在解決鋪銅爭論之前,我們首先需要了解電感通常是如何分類的。簡而言之,電感可分為三類:

非屏蔽電感

非屏蔽電感的磁路由核心由空氣組成,這意味著它的磁力線完全暴露在空氣中,沒有任何磁屏蔽。

半屏蔽電感

半屏蔽電感是在非屏蔽電感的基礎之上,將磁屏蔽材料結合在電感外圍。由于導磁材料的磁阻小,磁力線基本上被鎖定在材料中。只有一小部分磁場會從氣隙中溢出。因此,這種電感的外部漏磁極小。

一體成型電感

一體成型電感將繞組和磁性材料一次澆筑而成,只在內部留下一個很小的氣隙以防止電感飽和。因此,這類電感在很大程度上沒有磁力線溢出。

如下圖 1 總結了這三種類型的電感。

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圖 1 電感的分類

實驗驗證

實驗中,我們用 MPS 某款buck芯片評估板來進行一個實驗。為了模擬在電感下方鋪設銅層,我們在電感附近放置一塊接地銅片,然后測量電感電流紋波,用以評估在電感下方鋪銅的影響。

實驗結果表明,當銅片靠近非屏蔽電感放置時,峰值電感電流增加了約 8%(見圖 2)。當使用其他類型電感時,電感電流的峰峰值幾乎保持不變。

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圖 2:使用 MPS 評估板進行驗證實驗

這個實驗證明,在電感底部鋪銅,僅對非屏蔽電感的感量有少量影響,對屏蔽電感感量則幾乎沒有影響。

在電感下方鋪銅的益處

當在電感底部鋪銅時,電感或者其他高頻回路產生的磁場會在鋪銅處產生渦流,渦流的作用會使得原磁力線被削弱,這就像電磁屏蔽罩一般,可以“阻斷”磁場向下傳播,減小高頻磁場對空間內其他元器件的影響,從而有利于EMI的測試。(參見圖 3)。如果我們將EMI濾波元件及接插件于背面放置,則能進一步優(yōu)化EMI的性能。

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圖3: 渦旋效應抵消了高頻磁場

結論

根據以上討論,我們建議在EMI 測試中對電感鋪銅,因為它可以改善 EMI 性能。從電感感量的角度,對于屏蔽型電感,電感感量基本沒有影響,因此也建議鋪銅;僅對于工字型電感,鋪銅對電感感量有少許影響,工程師可以視情況而定。

審核編輯 :李倩

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原文標題:DC/DC 電感下方到底要不要鋪銅?

文章出處:【微信號:mcu168,微信公眾號:硬件攻城獅】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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