在PCB上,环路电流指的是电路中不同路径形成的电流,在闭合的电路中,如果路径不止一条,电流就会按照不同的路径流动,这就是环路电流。通过分析环路电流可以判断电路中是否存在异常,或者指出异常出现的位置。
环路电流在PCB板上广泛应用,不仅可以帮助工程师定位损坏的元件,还有利于实现EMC/EMI电磁兼容设计。通常在设计电路时,我们需要考虑保证电路的稳定性,避免环路电流引发的故障,同时可以改善整个电路的EMC/EMI性能,从而使整个系统在不同环境下稳定、可靠地工作。
计算环路电流需要应用基尔霍夫电压定理和基尔霍夫电流定理。通过在不同的点上检测电路中的电压和电流,采用远离环路的位置提取控件的电流,可以快速计算环路电流。
另一种方法是使用现成的EDA软件,比如Altium Designer等,这些软件可以帮助工程师自动计算环路电流路径,并为电路提供可视化分析结果。
避免环路电流需要进行良好的电路设计和电气布线。当设计电路时,我们需要尽可能地降低不同路径之间的差异,避免在同一个环路中存在不同的信号传输。在电气布线时,我们需要尽量缩短引脚或者器件之间的间距,减少它们之间的环路面积,从而避免环路电流。
另外,在高速PCB电路设计中,从间距宽狭和接地回流的角度来看,引脚的地盘设计通常是切分成若干片的(如20片),这样的目的就是减少环路面积。一般来说,环路电流越小,电气性能就越好,对于PCB电路设计者而言,需要不断调整设计方案,通过计算分析和仿真,逐步优化设计,并减少环路电流。