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發(fā)布時(shí)間：2025-10-11 閱讀： 來(lái)源：管理員
在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，浪涌電壓（Surge Voltage） 一直是電路板可靠性的大敵。尤其在電源接口、信號(hào)輸入口或外部連接端子處，如果防護(hù)設(shè)計(jì)不到位，瞬時(shí)浪涌就可能造成芯片擊穿、通信異常，甚至整機(jī)失效。
那么，在PCB布線(xiàn)階段，如何有效提升防浪涌能力？ 深圳宏力捷電子根據(jù)多年來(lái)的PCB設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。
根據(jù)IEC 61000-4-5《浪涌抗擾度試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)，浪涌防護(hù)的核心在于：
1. 抑制浪涌源（例如濾波、屏蔽、共模電感）；
2. 引導(dǎo)浪涌路徑（通過(guò)TVS、壓敏電阻等器件泄放能量）；
3. 保護(hù)敏感點(diǎn)（MCU、通信IC、電源芯片等）。
在PCB設(shè)計(jì)時(shí)要從這三個(gè)層面綜合考慮，避免僅靠“加個(gè)TVS管”解決問(wèn)題的誤區(qū)。
在PCB布局階段，防浪涌器件的位置極為關(guān)鍵。
- TVS管、壓敏電阻應(yīng)盡量靠近接口放置（如電源插座、信號(hào)接口處），并靠近保護(hù)對(duì)象的輸入引腳。
- 浪涌能量路徑要短、直，避免通過(guò)多層過(guò)孔或繞行走線(xiàn)。
- 電源走線(xiàn)建議在防護(hù)器件與被保護(hù)電路之間留有一定距離，形成“緩沖區(qū)”。
宏力捷設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在多層板設(shè)計(jì)中常采用“分區(qū)+環(huán)形防護(hù)”布局方式，使浪涌能量?jī)?yōu)先分散到地層或屏蔽銅皮中，從源頭降低沖擊。
浪涌電流往往以納秒級(jí)速度變化，對(duì)走線(xiàn)的阻抗極其敏感。
布線(xiàn)建議：
1. 走線(xiàn)盡量短直、粗壯。 高速信號(hào)線(xiàn)、電源線(xiàn)應(yīng)加寬，減少阻抗。
2. 少打過(guò)孔。 過(guò)孔電感會(huì)增加浪涌能量反射，建議關(guān)鍵路徑上避免。
3. 走線(xiàn)拐角圓滑。 90°直角走線(xiàn)易形成尖端電場(chǎng)，增加EMI風(fēng)險(xiǎn)。
4. 地線(xiàn)完整且低阻抗。 建議使用整層地平面，并在防護(hù)器件與地層之間加多個(gè)過(guò)孔，縮短泄流路徑。
在實(shí)際設(shè)計(jì)中，宏力捷工程師會(huì)通過(guò) EMC仿真分析 檢查浪涌能量的泄放路徑，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)薄弱點(diǎn)。
防浪涌設(shè)計(jì)中，接地方式?jīng)Q定浪涌泄放效果。
- 接口區(qū)、濾波區(qū)、控制區(qū)應(yīng)獨(dú)立分區(qū)，臟地與信號(hào)地間通過(guò)磁珠或0Ω電阻隔離。
- 屏蔽層接地要靠近接口端點(diǎn)，不可懸空。
- 多層板建議采用內(nèi)層地平面，保證回流路徑短且電感小。
在宏力捷的多層高密度板設(shè)計(jì)中，我們常采用“星形接地”結(jié)構(gòu)，使各浪涌通道的能量匯聚點(diǎn)清晰可控。
- TVS管主要吸收瞬時(shí)高壓尖峰，響應(yīng)速度快；
- 壓敏電阻（MOV）適合吸收能量較大的浪涌波形，但響應(yīng)速度慢。
兩者常組合使用：TVS管接在前端，MOV或氣體放電管（GDT）接在電源輸入處。
選型時(shí)需根據(jù)實(shí)際浪涌等級(jí)（如±2kV、±4kV）匹配合適的 擊穿電壓、箝位電壓及功耗能力，否則會(huì)出現(xiàn)保護(hù)過(guò)早或過(guò)遲的情況。
防浪涌能力并非只靠電路板布好線(xiàn)就行，設(shè)計(jì)完成后還需進(jìn)行：
- 仿真分析：通過(guò)軟件評(píng)估浪涌電流分布；
- 樣機(jī)測(cè)試：依據(jù)IEC 61000-4-5標(biāo)準(zhǔn)，用浪涌發(fā)生器模擬測(cè)試；
- 改版優(yōu)化：根據(jù)測(cè)試波形調(diào)整布局、地線(xiàn)、器件參數(shù)。
深圳宏力捷電子具備完善的PCB設(shè)計(jì)→打樣→PCBA→EMC調(diào)試一體化服務(wù)能力，可幫助客戶(hù)快速驗(yàn)證防浪涌方案的可行性，降低多次改版成本。
防浪涌不是單一器件的作用，而是整體PCB設(shè)計(jì)的系統(tǒng)工程。
要想真正實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的防護(hù)，設(shè)計(jì)師必須在布局、布線(xiàn)、接地、選型四個(gè)環(huán)節(jié)協(xié)同考慮。
如果您在多層、高速、高精密PCB項(xiàng)目中遇到防浪涌或EMC設(shè)計(jì)問(wèn)題，歡迎咨詢(xún)深圳宏力捷電子，我們的專(zhuān)業(yè)工程師團(tuán)隊(duì)將為您提供從原理圖到量產(chǎn)的一站式解決方案。
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