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技術專題
PCB設計EMF管理
PCB設計您可能已經很熟悉電感器的工作原理。通常由多個線圈匝數表示的電感器在電流流過時會產生磁通量。
有趣的是，當電流被切斷或減小時，磁通量會發(fā)生什么。磁通量沒有消失，而是試圖通過感應一個與變化相反的電流來抵抗變化。
換句話說，如果電流減小，則磁通量將沿相反的方向產生電流，當流過電感器的電流增大時，則相反。
倫茲定律定義了自感原理，該定律指出，在變化的磁場中感應產生的電流始終會與變化的原因相反。磁通量的相反變化通常由感應EMF電壓表示，其公式如下：
V L = -L（di / dt）
它的特征是負號，這意味著感應電流的相反性質。
自感不應與互感混淆。前者涉及單個線圈或電感器，而互感涉及兩個或多個電感器。
通過互感，由電感器產生的磁通量耦合到相鄰的電感器中。這導致第二電感器感應與變化相反的磁通量。在第二個電感器上會形成相反的電壓，這將導致電流相應地流動。
這聽起來很熟悉嗎？
互感使變壓器，電動機和發(fā)電機成為可能。電磁能量的傳輸取決于匝數，距離和連接兩個電感器的磁芯。
互感雖然有用，但也很麻煩。您必須意識到PCB走線也具有一定的電感量。當高速開關信號流過一個時，EMF會耦合到相鄰信號中，并成為電磁干擾（EMI）的原因。
電子設計中的自感
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計的朋友或敵人。請記住，自感也稱為反電動勢。如果使用機械繼電器進行設計，則釋放繼電器時應注意反電動勢。
當線圈突然退磁時，反電動勢會產生反方向的電壓，這可能會損壞繼電器的驅動器。在這種情況下，您將需要一個反激二極管來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體。但是，當交流電流通過時，其阻抗會增加。電感器的這種特性是自感的結果。可以建設性地使用它。例如，作為低通濾波器的扼流圈可阻止高頻噪聲通過。
但是，當使用高速信號時，PCB設計走線中的自感會成為一個問題。它會衰減高速信號，尤其是在GHz范圍內，這可能會對電路的正常運行造成問題。