PCB布局和参考回流路径的设计对电路EMC性能的影响
pcb 布局和参考回流路径的设计在电路的 emc 性能中都是至关重要的因素，且对于电源转换电路来说尤其重要。因此设计初期将回流路径可视化是重要的一个环节，通过将回流路径可视化，可以辅助设计和控制整个回路的区域。
可视化回流路径可以直观看到整个信号或者电源的工作区域，从而找到减少回路感抗和高频阻抗的方法。在单层pcb设计时，我们没有完整的地返回平面，有时这就需要引用额外的去耦电容或者 “飞线”，以便减少回路面积。图1为一个飞线的例子。
图1：单层飞线连接gnd
在两层板中，相对于单层板具有更多的优势，因为层与层之间走线可以由过孔连接，并优化回路面积。图 2 显示了在顶层和底层通过过孔连接gnd,并改善回流路径的示例。
图2 两层板示意图
有时在做pcb设计的时候会建议割地处理（例如模拟和数字地），但根据我们的经验，这样做往往会导致额外的emc问题。
一、可视化完整的回流路径
在设计过程中，我们建议将所有电源和信号路径的正向和返回电流分三步绘制。步骤 1：在原理图上绘制的完整的电源路径。第2步：在pcb图上同样绘制电源路径。步骤 3：根据上面两步的结果，优化 pcb 布局和最小化环路面积。
在讨论dc-dc电路设计时，回流路径的设计一直是关注的重点。如图 3 所示， 一款dc-dc降压电路的原理图和pcb布局。图 3a：原理图。图 3b：pcb。
图 3：a）原理图 b）pcb
对图3电路可视化回流路径，参考图4。电流的正向路径为abcd ，电流返回路径为efg 。
图4：pcb的输出滤波部分
在直流或低频（低于100khz ），电流会沿着阻值最小的路径返回源端。在较高频率下，回流信号会走感抗最小路径。该感抗由电流的正向和返回路径所形成的环路面积决定。当回流路径直接位于电流正向路径下方时，此时整个环路面积最小，感抗也最小。这意味着如果有完整的地平面，高频电流会直接在正向路径下方的地平面回流到源端，如图 4 所示。
接下来，让我们看看图 5 所示。
图5：dc-dc滤波电路pcb
如图所示，我们假设电流路径从 u1（dc-dc芯片） 的 vin 开始。在这种情况下，高频电流有多个可能的返回路径。高频电流会根据频率不同选择经过c7,c8或c9返回芯片源端，如图5所示。例如，100mhz 的噪声可能会选择通过较小容值的c9回流，而较低频率的噪声（例如 500khz）可能会选择通过较大容值的 c7 或 c8回流。
二、经验法则
为了减少了电流环路面积，并有助于减少开关电源的辐射和传导发射，有以下是几个 emc 经验法则：
1. 在可能的情况下，在信号层底下保持完整的参考平面
2. 将去耦和旁路电容尽可能靠近 ic 引脚放置。
3. 高速信号线尽量短，且挨着地线布线，以确保低阻抗路径（最小环路面积）。
4. 在内部开关和续流二极管之间放置rc吸收电路，且吸收电路走线尽量短。
5. 在开关元件（ic、电感等）下方铺设完整参考平面。
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图4：pcb的输出滤波部分
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接下来，让我们看看图 5 所示。
图5：dc-dc滤波电路pcb
如图所示，我们假设电流路径从 u1（dc-dc芯片） 的 vin 开始。在这种情况下，高频电流有多个可能的返回路径。高频电流会根据频率不同选择经过c7,c8或c9返回芯片源端，如图5所示。例如，100mhz 的噪声可能会选择通过较小容值的c9回流，而较低频率的噪声（例如 500khz）可能会选择通过较大容值的 c7 或 c8回流。
二、经验法则
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1. 在可能的情况下，在信号层底下保持完整的参考平面
2. 将去耦和旁路电容尽可能靠近 ic 引脚放置。
3. 高速信号线尽量短，且挨着地线布线，以确保低阻抗路径（最小环路面积）。
4. 在内部开关和续流二极管之间放置rc吸收电路，且吸收电路走线尽量短。
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