激光电源中印制电路板的抗干扰技术.pdf

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激光电源中印制电路板的抗干扰技术杨爱武，于颖韬，孙波要：论文分析了影响激光电源中印制电路板电磁兼容性能的主要因素，包括印制电路板(PCB)导线阻抗、元器件布局以及与外界的连接等；提出了相应的解决措施，并通过试验实例关键词：激光电源；电磁干扰；电磁兼容TechniqueofInterferencePreventiontheLaserPowerSupplyPCB随着功率电子开关变换技术不断发展，目前国内外绝大部分激光电源的主电路都是开关变换型的。高频开关变换技术使激光电源在体积、重量和应用范围等方面都得到了显著的改进，但也带来一些负面影响，其中最主要和最常见的是：大功率器件工作在高频开关状态时会辐射出很高幅度的电压脉冲，对电源中的其它电路、特别是印制板上的控制电路形成很强的电磁干扰。此外，在激光电源的印制电路板(如预燃电路板)上，既有电平为+5V、±15V的小信号控制线，又有几百伏的逆变、甚至上万伏的高压触发线，同时还有高频功率开关、高频变压器等功率器件、磁性元件。此种干扰，不易觉察，难于检测，分析判断困难很大，往往到整机装配后期，甚至试机时才发现问题。因此，自从开关变换型激光电源问世以来，如何确保激光电源中印制板上的电路在强电磁干扰环境中安全可靠的工作一直是激光电源研制的一部分重要内容。能否在印制电路板有限的安装空间内合理地安排各元器件的位置、合理地布置不同用途的印制导线(如电源线、地线、信号线等)，将直接影响到电路板上各元器件自身的抗干扰性能和整个激光电源工作的可靠性。本文主要就此问题提出我们在激光电源研制过程中的一些体会和具体措施。2影响激光电源印制电路板抗干扰的主要因素和解决措施影响激光电源中印制电路板电磁兼容性能的因素很多，除电路板外部因素(如电磁环境)外，对于印制电路板自身的因素主要有：印制电路板铜箔的厚度，印制导线的宽度、长度和相邻导线之间的串扰，板内元器件布局的不合理，以及导线的公共阻抗、导线和元器件在空间产生的电磁场等⋯。印制电路板上导线阻抗的影响和解决措施印制板导线的特性阻抗，直接影响其抗干扰性摘加以说明。中图分类号：TN86；TN973．4文献标识码：B引言第36卷第12期2006年12月激光与红外文章编号：1001-5078(2006)124)1(华北光电技术研究所，北京100015)on(NorthElectro—optics，Beijing100015，China)analyzed．Corresponding作者简介：杨爱武(1970一)，男，高级工程师，主要从事激光电源研究开发工作。1244)3YANGAi—Wll，YUYing-tao，SUNBoEMCandprovided．Inaddi—arefactualKey12．1收稿日期：2006-09-05；修订日期：2006-09-07LASER＆INFRAREDV01．36，No．12December，2006ChinaResearchInstituteAbstract：Themainfactorswhichaffectlaserpowersupplyboard，includingimpedancelines，dis-tributioncomponentsconnectionoutsideresolutionstion，theseprovedbysomeexamples．words：laserpower；electromagneticinterference；EMCto
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M=2z[1n(导)一1](nH)L=211n(等+÷)(hi-I)能。因此设计激光电源中的印制电路板时，如何放置印制导线，印制导线究竟放多长、宽度取多少，对不同的信号线应该如何布局，应该从印制导线的特性阻抗进行分析。印制电路板上单根导线的特性阻抗z可由其直流电阻R和自感L组成：其中，R可根据印制导线的宽度b(em)、厚度d(em)、长度Z(em)来确定：R=p考(Q)而自感L可根据下式来计算：由(2)式可知，印制导线的长度Z越短，直流电阻R就越小；同时增加印制导线的厚度d也可降低直流电R，在制板时一般采用镀铜加厚的方法来实现。而印制导线的宽度b也与直流电阻R成反比，这样增加印制导线的宽度b，可相应减少印制导线的直流电阻R，但在元器件比较密集的印制板中，一味增加印制导线的宽度b，势必会导致印制板面积增大，怎样做到既能充分利用印制板的安装空间，又能适当增加印制导线的宽度，使其直流电阻R为合理状态下的最小值，应根据电路中元器件的数量等诸多因素确定。同样从(3)式可以得出，印制导线的长度Z越短，自感￡就越小；而且增加印制导线的宽度b也可降低自感L。而多根印制导线的特性阻抗除由其直流电阻R和自感L组成外，还有互感M的影响，而互感M除受印制导线的宽度b(em)影nl够