对于DC-DC 电源电路中的电感底部是否应该铺铜这个问题,工程师们常常意见有分歧。
一种观点认为,电感下方铺铜会在参考面上产生涡流,涡流会影响功率电感的电感量并增加系统损耗,而地面噪声会影响其他高速信号,不宜在功率电感下方铺铜;另一种观点则认为,完整的铜平面可以降低 EMI 并改善散热,应该铺铜。到底应不应该铺铜,我们先从电感来分析回答这个问题。非屏蔽电感的磁路的核心由空气组成,这意味着它的磁力线完全暴露在空气中,没有任何磁屏蔽,如工字电感等。半屏蔽电感是在非屏蔽电感的基础之上,将磁屏蔽材料结合在电感外围。由于导磁材料的磁阻小,磁力线基本上被锁定在材料中。只有一小部分磁场会从气隙中溢出。因此,这种电感的外部漏磁极小。一体成型电感将绕组和磁性材料一次浇筑而成,只在内部留下一个很小的气隙以防止电感饱和。因此,这类电感在很大程度上没有磁力线溢出。图2是电感线圈周围的磁场图,电感下方没有铺铜。电感线圈的强磁场线出现在PCB的底部以及其靠近PCB的地方,并耦合到其附近任何连接的线径中。PCB上的滤波器组件被空气旁路。这使得满足EMI目标非常困难,但不会出现涡流等不利因素。当在电感底部铺铜时(图3),电感或者其他高频回路产生的磁场会在铺铜处产生涡流,涡流的作用会使得原磁力线被削弱(通常小于5%),这就像电磁屏蔽罩一般,可以“阻断”磁场向下传播,减小高频磁场对空间内其他元器件的影响,从而有利于EMI的测试。如果我们将EMI滤波元件及接插件放置在背面,则还能进一步优化EMI的性能。1)如果产品对EMI要求较高时,为了能够满足EMI要求,不管是非屏蔽电感还是一体成型电感,建议电感下方铺铜;2)如果设计时可以优先选用屏蔽型电感,因为电感基本没有影响,因此也建议铺铜;3)对于工字型电感,因铺铜对电感量有少许影响,可视情况而定;个人建议不铺铜。
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