燃气具控制器PCB设计时互容和电源去耦对性能影响.pdfVIP

中国土木工程学会燃气分会应用专业委员会2013年年会论文集 燃气具控制器PCB设计时互容和电源去耦对性能的影响 徐洪旗，曹文武 (广东百威电子有限公司) 摘要：通过两个实例，介绍了印制线路板电路元件或导线互容对电路性能的影响和合 理使用电源去耦提高电路抗干扰及过脉冲群干扰试验的能力，并给出了作者在实际工作中的 一些处理方案和建议。 关键词：燃气器具；互容；去耦；控制器 1引言 燃气具控制器是一个包含着对燃气阀体、比例阀、配风风机，点火检火，风压水流、进出水温度 检测以及各种状态信息显示、恒温PID算法等的复杂的控制系统。系统中既有过万伏的高压，又有安 培级的电流，阀体风机等都是感性负载。在确保系统线路设计合理可靠基础上，印制线路板的布线和 合理采用电源去耦处理对控制器性能有着至关重要的影响。由于布线不合理和电路去耦不得当导致系 统运行不可靠，稳定裕度降低，有些甚至使系统存在着潜在的隐患或安全风险。有些过浪涌测试和抗 脉冲群干扰测试通不过，有些销往市场后出现各种故障现象，甚至有些满足一定的条件即使系统崩溃 或瘫痪，造成一定的经济损失。 印制线路板设计技术涉及到方方面的技术问题很多，有些高频、高压、射频、小信号电路、高速 数字电路、模数混合电路、开关电源及大电流电路设计都有些特殊的考虑。本文就燃气具控制板布线 时注意分布电容(或称互容)影响和电路中合理使用去耦电容的作用，结合工作中遇到的一些问题谈 几点体会，望能给读者以借鉴或启示。 2 PCB走线或器件引脚排布过近形成互容耦合对系统的影响 两个相邻的电路元件或导线间隔很近，若其问存在电位差，就会产生互容，通常称为分布电容， 如图1所示。 图1 电路1会通过互容C12注入一个耦合电流iM(又称互容电流)，在电路2电阻I也上产生电压 UUu2，iM的大小与电路1等效电压源u1的变化率成正比，即： 126 中国土木工程学会燃气分会应用专业委员会2013年年会论文集 ‰=Cl：訾 式中：C12为电路l、2临近元件或导线之间所形成的互容，其值与临近电路元件或导线之间的距 离成反比，幽1／df为电路1等效电路上电压源U1的电压变化率，R1理解成电路1等效电压源的内阻， ClG、C2G是电路1、电路2上述所描述问题对应元件或导线对地的分布电容。 通过上述分析我们看出，印制线路板布线时并行走线不宜过近、过长，像0805、1206封装的电 阻器、电容器具有较大端面的元件的端面间距不宜过近，过近会在两导线或元件端部形成互容。下面 是一个采用0805封装电容器布线时引脚排列过近引起的电路逻辑问题。 图2是行业内用开了的自吸阀双头炉具检火电路图，图3是对应印制线路板的部分电路图。其中， 交流信号源AC SOURCE的正半周 SOURCE经C10(另一路经C9)耦合，经火焰负离子与信号源AC VI 信号进行复合，在单片机AD R25 图2 图3 由于耦合电容C10与C9引脚布线过近，引脚间形成了互容。分布电容使一路被火焰离子复合后 拉低了的变化信号耦合到另一路，与另一路之间形成了互容电流，使另一路也被拉低。结果出现下述 现象，当两个炉头都有火焰时，吹灭一个炉头，吹灭了的这个炉头的检火电路信号端被另一路检火电 路通过互容C12耦合形成互容电流而拉低，致使仍能检测到火焰信号。结果造成熄灭的炉头不能关阀。 127 中国土木工程学会燃气分会应用专业委员会2013年年会论文集 面之间的距离，重新制板问题得到解决。 3合理使用电源去耦，增强电路抗干扰和过EMC脉冲群干扰试验能力 图4是一款热泵热水器控制方案电路，电路包括驱动两路电磁阀、