印刷電(diàn)路板上管理(lǐ)磁耦合

2021-02-19

让我们看一下PCB上的两种耦合。電(diàn)容耦合或交流耦合是与由電(diàn)介质隔开的两个金属导體(tǐ)相关的现象。当然，这就是電(diàn)容器的工作方式。它还具有(yǒu)RF耦合器的功能(néng)。一个元件上的電(diàn)场由于其邻近和共享边界而进入另一元件。

什么是磁耦合？

磁耦合是另一种动物(wù)。移动的電(diàn)荷将产生磁场作為(wèi)副产物(wù)。磁场可(kě)能(néng)会非常强大，尽管随着受害者遠(yuǎn)离攻击者而使其作用(yòng)迅速减弱。

磁场的特殊作用(yòng)之一是我们无法以常规方式屏蔽它们。助焊剂線(xiàn)将直接穿过铜层，并且其路径中的几乎任何东西都容易受到影响。如果需要的话，镍和铁是可(kě)以帮助屏蔽磁性的两种材料。然后，您正在用(yòng)实际的磁铁来对抗感应磁场。唔。

尽管不必给它们提供大量空间，但应在所有(yǒu)三个维度上都考虑電(diàn)感器或变压器周围的间隙。如果我在第一层上有(yǒu)一个用(yòng)于开关電(diàn)源的電(diàn)感器，我会认為(wèi)電(diàn)感器下面的几层是无人區(qū)，特别是对于任何高速信号路由。

因此，我们在导體(tǐ)附近有(yǒu)一个感应场，而辐射场则进一步扩展。電(diàn)流和磁流彼此正交，磁场沿着导體(tǐ)环绕。我们可(kě)以使用(yòng)物(wù)理(lǐ)學(xué)老师称之為(wèi)右手法则的方法来找出磁通量的流动方向。 

手机和其他(tā)设备中至少内置了一种電(diàn)容耦合应用(yòng)。触摸屏将基于電(diàn)容耦合方案或電(diàn)阻性元件来捕获手指运动。另一方面，電(diàn)磁耦合已在这些相同设备的无線(xiàn)充電(diàn)中找到了最酷的应用(yòng)。

跨越气隙获取電(diàn)荷-磁學(xué)的卓越应用(yòng)

第一个手指跟踪似乎很(hěn)敏感，而第二个似乎更白肋。您知道可(kě)以為(wèi)用(yòng)完的電(diàn)池充電(diàn)时会发生严重的耦合。之所以起作用(yòng)，是因為(wèi)在充電(diàn)元件和移动设备上的另一个線(xiàn)圈上都有(yǒu)一个相当大的線(xiàn)圈。这两个设备锁定在所谓的共振磁耦合中。

与典型的電(diàn)感耦合相比，这种频率对准允许功率在更大的距离上被接收单元清除。Nicola Tesla时代的真正进步在于效率。谐振传递是通过使線(xiàn)圈环产生振荡電(diàn)流来实现的。这产生振荡磁场。

由于線(xiàn)圈高度谐振，因此放置在線(xiàn)圈中的任何能(néng)量都会在短时间内消失。但是，如果第二个線(xiàn)圈靠近它，则第二个線(xiàn)圈可(kě)以吸收大部分(fēn)能(néng)量，其方式与变压器中的次级線(xiàn)圈几乎相同。这可(kě)以通过简单的電(diàn)路将功率转移到附近區(qū)域。

问题是这样的共鸣并不总是好的结果。不正确的走線(xiàn)路径可(kě)能(néng)是有(yǒu)害耦合的起源-噪音！電(diàn)源和/或接地平面中的环路会随着插槽周围的電(diàn)流涡流而产生铃声。传输線(xiàn)或其他(tā)反射几何形状中的短截線(xiàn)可(kě)能(néng)是電(diàn)磁干扰的来源。

处理(lǐ)磁耦合的简单技巧

PCB设计中有(yǒu)很(hěn)多(duō)规则可(kě)以帮助减少不同電(diàn)路之间的相互影响。最相关的是元素之间的间距。放下的任何走線(xiàn)都应考虑到每当電(diàn)流发生变化时围绕导體(tǐ)的所谓B场。

為(wèi)了保持信号完整性，我们要避免对電(diàn)流造成障碍的阻抗不匹配。通孔是磁耦合的主要位置之一。从痕迹进入桶状并回到痕迹可(kě)能(néng)会在高数据速率下造成震动。

一个小(xiǎo)故事：您工作的每个工程师都会有(yǒu)自己的优先级。有(yǒu)些将集中于功率形状和旁路電(diàn)容器的放置。在此方面做得好将缓解大多(duō)数其他(tā)问题。其他(tā)EE将努力争取更紧密的長(cháng)度匹配或通道之间的接地轨，以集中削减时序预算。

我有(yǒu)一位先生，他(tā)无法忍受两个过孔穿过接地层中同一空隙的景象。唯一可(kě)行的方法是两个通孔携带形成差分(fēn)对的信号。在剩下的时间里，这是公开邀请大幅度信号干扰其小(xiǎo)幅度表亲。

為(wèi)了将電(diàn)路板取出，我逐层检查了電(diàn)路板，并尽可(kě)能(néng)多(duō)地分(fēn)隔了过孔。即使使用(yòng)同一网，我们也希望较小(xiǎo)的小(xiǎo)组减少该地區(qū)其他(tā)铜浇注的开口。减少電(diàn)磁干扰的总负荷是一个接一个的小(xiǎo)动作。了解高速总線(xiàn)在PCB上传播的物(wù)理(lǐ)原理(lǐ)，使您距离成功的设计工作更近了一步。

磁學(xué)并不是什么新(xīn)鲜事物(wù)。法拉第，特斯拉，麦克斯韦等先驱者一直在研究这种自然现象。但是，我们仍在探索，學(xué)习和开发新(xīn)产品，这些新(xīn)产品使物(wù)理(lǐ)學(xué)能(néng)够為(wèi)共同的利益而努力。