从EMC维度解析外壳缝隙对屏蔽效能的影响

前段时间在公 众号发了一个问题，即下图，问这个拓扑有什么问题？上周针对这个电路拓扑最典型的问题——电路之间互联环路，进行了针对性探讨，具体请查看《电路拓扑的问题分析（1）--互连和双绞线的模型分析》。今天我们再讨论另一个问题——信号回流路径的选择及模型分析。 问题重塑 在开始讨论前，我们先对上面的电路拓扑稍加调整。假如电路1和电路2是在同一块PCB板上，我们只保留电路1的某个信号，同样电路2也只保留某信号。红线：表示该信号的PCB走线，红色箭头表示信号走向，电流为I1；黑线：表示该信号可能的回流路径，黑色箭头表示回流方向，可能的回流路上的电流分别为I2和I3。上图为平面图，理解起来可能不够直观。你可能疑问：怎么会有两种回流路径？很好！如果有这个疑问，说明你在认真思考这个问题。可以带着问题继续看下图。上图中，红色是信号走线，两种蓝色都是信号在参考层中可能的回流路径。见多识广的你，可能在其他文献中看到过类似的图片。如果你拿到的文献介绍的比较详细，还可能会提到：信号速率不同，返回电流的路径选择会存在不同。如果你找到的文献介绍的更加详细，还可能会提到：信号速率大概在50kHz(或100kHz)以上，返回电流通常在信号参考层下方（或上方，具体依据PCB叠层设计）。信号速率在50kHz（或100kHz）以下，返回电流在参考层通常走电阻最小的路径。能直接回流过去，就不会来回绕弯。这里的50kHz或100kHz，是估算值。不同文献的说法，可能略有差异，基本都在这个范围。但是我们更应该考虑的是：为什么会有这种回流路径选择现象？有的同学可能会说趋肤效应、趋肤深度等等之类的，这个计算起来太过复杂，今天我们换一个维度来讨论，尽可能简单。 两导线之间的磁场耦合 根据安培定律，我们知晓一根存在电流流动的直导线外围存在磁场，导体周围产生磁通量φ。φ=L*I，L是导线自身的电感，I是导线中的电流。如果两根直导线1和2相互靠近，彼此都存在于对方的磁场中，两者之间会存在互感M12。为了适配本文，导线电流方向是相反的。导线1上的φ1和U1，以及导线2上的φ2和U2，相关推导过程，在邱关源《电路》第10章“含有耦合电感的电路”有明确的解析和过程推导，这里不做扩展。如果没有印象的，可以回复重温一下，这里我们更关注的是，信号线和回流的定量关系可以用导线1和导线2来做模型分析。接下来往本文案例中靠拢。 回流模型分析 来源：硬件微讲堂