PCB设计EMF管理(lǐ)

2020-10-12

PCB设计您可(kě)能(néng)已经很(hěn)熟悉電(diàn)感器的工作原理(lǐ)。通常由多(duō)个線(xiàn)圈匝数表示的電(diàn)感器在電(diàn)流流过时会产生磁通量。 

有(yǒu)趣的是，当電(diàn)流被切断或减小(xiǎo)时，磁通量会发生什么。磁通量没有(yǒu)消失，而是试图通过感应一个与变化相反的電(diàn)流来抵抗变化。

换句话说，如果電(diàn)流减小(xiǎo)，则磁通量将沿相反的方向产生電(diàn)流，当流过電(diàn)感器的電(diàn)流增大时，则相反。 

伦兹定律定义了自感原理(lǐ)，该定律指出，在变化的磁场中感应产生的電(diàn)流始终会与变化的原因相反。磁通量的相反变化通常由感应EMF電(diàn)压表示，其公式如下：

V L = -L（di / dt）

它的特征是负号，这意味着感应電(diàn)流的相反性质。 

自感不应与互感混淆。前者涉及单个線(xiàn)圈或電(diàn)感器，而互感涉及两个或多(duō)个電(diàn)感器。

通过互感，由電(diàn)感器产生的磁通量耦合到相邻的電(diàn)感器中。这导致第二電(diàn)感器感应与变化相反的磁通量。在第二个電(diàn)感器上会形成相反的電(diàn)压，这将导致電(diàn)流相应地流动。

这听起来很(hěn)熟悉吗？

互感使变压器，電(diàn)动机和发電(diàn)机成為(wèi)可(kě)能(néng)。電(diàn)磁能(néng)量的传输取决于匝数，距离和连接两个電(diàn)感器的磁芯。

互感虽然有(yǒu)用(yòng)，但也很(hěn)麻烦。您必须意识到PCB走線(xiàn)也具有(yǒu)一定的電(diàn)感量。当高速开关信号流过一个时，EMF会耦合到相邻信号中，并成為(wèi)電(diàn)磁干扰（EMI）的原因。 

電(diàn)子设计中的自感

自感有(yǒu)助于阻止高频噪声。 

像互感一样，自感可(kě)以成為(wèi)電(diàn)子设计的朋友或敌人。请记住，自感也称為(wèi)反電(diàn)动势。如果使用(yòng)机械继電(diàn)器进行设计，则释放继電(diàn)器时应注意反電(diàn)动势。 

当線(xiàn)圈突然退磁时，反電(diàn)动势会产生反方向的電(diàn)压，这可(kě)能(néng)会损坏继電(diàn)器的驱动器。在这种情况下，您将需要一个反激二极管来安全地消除反向電(diàn)压的累积。 

在直流電(diàn)路中，電(diàn)感的行為(wèi)类似于普通导體(tǐ)。但是，当交流電(diàn)流通过时，其阻抗会增加。電(diàn)感器的这种特性是自感的结果。可(kě)以建设性地使用(yòng)它。例如，作為(wèi)低通滤波器的扼流圈可(kě)阻止高频噪声通过。 

但是，当使用(yòng)高速信号时，PCB设计走線(xiàn)中的自感会成為(wèi)一个问题。它会衰减高速信号，尤其是在GHz范围内，这可(kě)能(néng)会对電(diàn)路的正常运行造成问题。