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技術(shù)專題
PCB設(shè)計(jì)EMF管理
PCB設(shè)計(jì)您可能已經(jīng)很熟悉電感器的工作原理。通常由多個(gè)線圈匝數(shù)表示的電感器在電流流過(guò)時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁通量。
有趣的是，當(dāng)電流被切斷或減小時(shí)，磁通量會(huì)發(fā)生什么。磁通量沒(méi)有消失，而是試圖通過(guò)感應(yīng)一個(gè)與變化相反的電流來(lái)抵抗變化。
換句話說(shuō)，如果電流減小，則磁通量將沿相反的方向產(chǎn)生電流，當(dāng)流過(guò)電感器的電流增大時(shí)，則相反。
倫茲定律定義了自感原理，該定律指出，在變化的磁場(chǎng)中感應(yīng)產(chǎn)生的電流始終會(huì)與變化的原因相反。磁通量的相反變化通常由感應(yīng)EMF電壓表示，其公式如下：
V L = -L（di / dt）
它的特征是負(fù)號(hào)，這意味著感應(yīng)電流的相反性質(zhì)。
自感不應(yīng)與互感混淆。前者涉及單個(gè)線圈或電感器，而互感涉及兩個(gè)或多個(gè)電感器。
通過(guò)互感，由電感器產(chǎn)生的磁通量耦合到相鄰的電感器中。這導(dǎo)致第二電感器感應(yīng)與變化相反的磁通量。在第二個(gè)電感器上會(huì)形成相反的電壓，這將導(dǎo)致電流相應(yīng)地流動(dòng)。
這聽(tīng)起來(lái)很熟悉嗎？
互感使變壓器，電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)成為可能。電磁能量的傳輸取決于匝數(shù)，距離和連接兩個(gè)電感器的磁芯。
互感雖然有用，但也很麻煩。您必須意識(shí)到PCB走線也具有一定的電感量。當(dāng)高速開(kāi)關(guān)信號(hào)流過(guò)一個(gè)時(shí)，EMF會(huì)耦合到相鄰信號(hào)中，并成為電磁干擾（EMI）的原因。
電子設(shè)計(jì)中的自感
自感有助于阻止高頻噪聲。
像互感一樣，自感可以成為電子設(shè)計(jì)的朋友或敵人。請(qǐng)記住，自感也稱為反電動(dòng)勢(shì)。如果使用機(jī)械繼電器進(jìn)行設(shè)計(jì)，則釋放繼電器時(shí)應(yīng)注意反電動(dòng)勢(shì)。
當(dāng)線圈突然退磁時(shí)，反電動(dòng)勢(shì)會(huì)產(chǎn)生反方向的電壓，這可能會(huì)損壞繼電器的驅(qū)動(dòng)器。在這種情況下，您將需要一個(gè)反激二極管來(lái)安全地消除反向電壓的累積。
在直流電路中，電感的行為類似于普通導(dǎo)體。但是，當(dāng)交流電流通過(guò)時(shí)，其阻抗會(huì)增加。電感器的這種特性是自感的結(jié)果。可以建設(shè)性地使用它。例如，作為低通濾波器的扼流圈可阻止高頻噪聲通過(guò)。
但是，當(dāng)使用高速信號(hào)時(shí)，PCB設(shè)計(jì)走線中的自感會(huì)成為一個(gè)問(wèn)題。它會(huì)衰減高速信號(hào)，尤其是在GHz范圍內(nèi)，這可能會(huì)對(duì)電路的正常運(yùn)行造成問(wèn)題。