什么是楞次定律以及它如何影響PCB設(shè)計？

楞鏡法是什么？
如果您需要更新物理基礎(chǔ)知識，Lenz Law指出任何感應(yīng)電磁場（反電動勢）都會產(chǎn)生與變化相反的電流和磁場。這個理論可以通過Lenz Law方程簡化：

等式上的負號表示當磁通量與感應(yīng)反電動勢的變化相反時發(fā)生的相反變化。

楞次定律還可以從另一個角度表達，其中感應(yīng)電流在與引起它的變化相反的方向上流動，這一概念使您更接近Lenz Law在PCB設(shè)計中的影響。

Lenz Law，Back-EMF和Inductor Coil

圖1：電感器通電

      簡單的Lenz Law演示可以通過簡單連接直流電池，開關(guān)和電感線圈進行安排，如上圖所示（圖1 ）。當開關(guān)閉合，形成完整的電路時，電流以逆時針方式流動。根據(jù)Lenz定律，電感器上的電磁場將在與電池引起的電流相反的方向上被感應(yīng)。

圖2：電感器斷電

      當反電動勢在電感器處積聚時，開關(guān)打開，電路斷開，正如倫茨法強調(diào)的那樣，感應(yīng)電流總是反對改變它的因素。結(jié)果，當電感器試圖繼續(xù)電流流動時，電感器處的磁場改變方向和極性。當電路斷開時發(fā)生的相反電磁場稱為反電動勢。

電磁兼容性（EMC）是指產(chǎn)品在其環(huán)境中發(fā)揮作用而不會引入電磁干擾的能力。所以產(chǎn)品必須：
1.容忍特定程度的干擾。
2.不會產(chǎn)生超過指定數(shù)量的干擾。
3.自我兼容。

EMC是EMI的控制，如下所述：
電磁干擾（EMI）是由于電磁感應(yīng)或電磁輻射而影響電路的干擾。
電磁噪聲是我們上面討論的干擾，它是由快速電流和電壓變化產(chǎn)生的。

EMC來源我們不需要談?wù)撾姶蓬l譜來了解圍繞EMC的困難源于兩個方面：

1.排放
在這里，我談?wù)摰氖怯山M件或跡線產(chǎn)生的不必要的能量，這些能量會干擾其他組件和跡線等。設(shè)計人員專注于小化或阻止這種情況。他們可能只是開始并開展業(yè)務(wù)，但想到他們周圍亂搞的所有組件？

2.感受性
      這是來自上述發(fā)射釋放器的不需要的能量（噪聲）的受害者的組件或跡線。這是正常的組件，只是做它的工作，他們，他們受到電磁干擾的轟炸，導(dǎo)致各種各樣的破壞。設(shè)計師可能想要移動這些組件或找到增強它們的方法，這樣它們就不會受到影響。

確?？山邮艿腅MC的四個步驟：

1.了解電磁兼容emc的要求和環(huán)境。
2.檢查排放標準和易感性水平 - 威脅如何適用于這些標準？
3.符合性設(shè)計 - 確保在整個設(shè)計過程中牢記合規(guī)性要求。
4.分析和測試合規(guī)性 - 在制造之前使用您的設(shè)計工具。

確保它可以：
1.對關(guān)鍵布線和部件執(zhí)行適當?shù)囊?guī)則檢查。
2.確保規(guī)則檢查得到充分記錄（解釋并提出糾正建議）。
3.支持閾值并允許加權(quán)。
4.允許快速分析和深入分析。

電磁兼容EMC快速設(shè)計技巧

1.將去耦電容放置在盡可能靠近IC電源引腳的位置。如果您接線而不是使用過孔，請確保接線盡可能短。
2.使用時鐘接線，盡可能短，以避免潛在的天線。
3.消除隔離的銅區(qū)域以避免潛在的天線。將任何隔離的銅區(qū)域連接到地。
4.當您使用電源和接地網(wǎng)時，請盡量減少環(huán)路區(qū)域，因為它們可以充當外部噪聲的接收天線。
5.監(jiān)控接線的接近度，這很容易產(chǎn)生噪聲，以便接線到易于接收噪聲的接線。間隙不足會導(dǎo)致“串擾”（當一個信號對另一個信號產(chǎn)生不良影響時）。
 

反電動勢是電動機運行的基礎(chǔ)，因為它產(chǎn)生了轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子的相反磁場。電動機中的反電動勢總是假定電壓值幾乎相同。

反電動勢的破壞作用及預(yù)防
雖然反電動勢可以成為直流電機的驅(qū)動力，但它也可能是導(dǎo)致PCB出現(xiàn)多重問題的威脅。PCB設(shè)計中常見的電感元件之一是機械繼電器。機械繼電器由感應(yīng)線圈組成，感應(yīng)線圈在通電時變?yōu)殡姶拧?

通電機械繼電器通常是無害的，但是當繼電器釋放時，產(chǎn)生的反電動勢會影響硬件的穩(wěn)定性。例如，微控制器可能在每次釋放繼電器時都經(jīng)歷硬復(fù)位，或者反電動勢可能以相反的極性引入足夠大的電流以損壞直接組件。

下面的原理圖（圖3 ）顯示了一個已經(jīng)斷電的機械繼電器。在繼電器的感應(yīng)線圈處感應(yīng)的反電動勢試圖在繼電器通電時保持電流的流動。由于晶體管現(xiàn)在處于“關(guān)閉”狀態(tài)，如果增加的正電壓超過結(jié)的擊穿電壓，則可能導(dǎo)致?lián)p壞。

圖3：繼電器斷電，產(chǎn)生反電動勢

       如果您正在連接直流電機以打開繼電器的觸點，則反電動勢也會在繼電器上產(chǎn)生電弧，由于直流電動機由感應(yīng)線圈制成，因此在斷開連接時應(yīng)用相同的倫茨定律理論。當反EMF試圖保持減小的電流時，高反向電位可能引起繼電器觸點的間隙上的電弧放電。這種現(xiàn)象可能會引起電磁干擾（EMI），從而影響硬件穩(wěn)定性。

      減輕反電動勢影響的簡單方法是使用反激式二極管，這是通過在線圈通電時以相反的極性在感應(yīng)線圈上放置二極管來完成的，當線圈斷電時，二極管變?yōu)檎蚱?，提供安全放電反電動勢的路徑，而不會影響其他附近的元件?

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