印刷電路板上被動組件隱藏行為及特性解析方案

變壓器

變壓器通常存在于電源供應器中，此外，它可以用來對數據訊號、I/O連結、供電接口做絕緣。根據變壓器種類和應用的不同，在一次側(primary)和二次側(secondary)線圈之間，可能有屏蔽物(shield)存在。此屏蔽物連接到一個接地的參考源，是用來防止此兩組線圈之間的電容耦合。

變壓器也廣泛地用來提供共模(common mode;CM)絕緣。這些裝置根據通過其輸入端的差模(differential mode;DM)訊號，來將一次側線圈和二次側線圈產生磁性連結，以傳遞能量。其結果是，通過一次側線圈的CM電壓會被排拒，因此達到共模絕緣的目的。不過，在制造變壓器時，在一次側和二次側線圈之間，會有訊號源電容存在。當電路頻率增加時，電容耦合能力也會增強，因此破壞了電路的絕緣效果。若有足夠的寄生電容存在的話，高頻的射頻能量(來自快速瞬變、ESD、雷擊……等)可能會通過變壓器，導致在絕緣層另一端的電路，也會接收到此瞬間變化的高電壓或高電流。

上面已經針對各種被動組件的隱藏特性做了詳盡的說明，底下將解釋為何這些隱藏特性會在PCB中造成EMI。

淺談電磁理論

上述的被動組件具有隱藏特性，而且會在PCB中產生射頻能量，但為何會如此呢?為了了解其原由，必須明白Maxwell方程式。Maxwell的四個方程式說明了電場和磁場之間的關系，而且它們是從Ampere定律、Faraday定律、和Gauss定律推論而來的。這些方程式描述了在一個閉回路環境中，電磁場強度和電流密度的特性，而且需要使用高等微積分來計算。因為Maxwell方程式非常的復雜，在此僅做簡要的說明。其實，PCB布線工程師并不需要完全了解Maxwell方程式的詳細知識，只要了解其中的重點，就能完成EMC設計。完整的Maxwell方程式條列如下：