在电路板设计中，EMI（电磁干扰）控制是一个重要的考量因素。EMI问题如果处理不当，可能会导致电路板运行不稳定，甚至对其他电子设备产生干扰。在本文中，我们将探讨如何通过合理的元件摆放和布局来改善电路板的EMI表现。
元件布局对EMI的影响是非常直接的。在印制电路板（PCB）设计阶段，正确的布局能够减少信号干扰、降低辐射和感应噪声。例如，如果PCB上的细平行线过于靠近，可能会引起信号的延迟和终端的反射噪声，这就是典型的布局不当引发的问题。因此，在设计电路板时，需要充分考虑信号的传输和电源、地线的合理分布。
开关电源作为电路中常见的组成部分，其EMI问题尤其需要重视。一个开关电源包含四个主要的电流回路：电源开关交流回路、输出整流交流回路、输入信号源电流回路以及输出负载电流回路。每个回路都可能成为电磁干扰的源头。其中，电源开关和输出整流器回路包含的高幅梯形电流含有高频谐波，它们的峰值幅度可能是持续输入/输出直流电流的5倍，而这些谐波正是EMI的主要来源之一。
为了控制这些干扰，元件布局时需要遵循以下原则：
1. 考虑PCB的尺寸和形状。尺寸过大将增加印制线条的长度，增加阻抗，降低抗噪声能力，同时成本也会增加。尺寸过小则可能导致散热不良和抗干扰能力降低。理想的形状为矩形，长宽比推荐为3：2或4：3，边缘器件离边缘至少2mm。
2. 元件的放置需要考虑到焊接的便利性，避免过于密集，以防止散热不良和干扰。
3. 按功能电路的核心元件为中心进行布局，确保元器件排列均匀、整齐且紧凑。尽量减少和缩短元件间的引线和连接，并且把去耦电容尽量靠近器件的VCC端。
4. 在高频电路中，需要考虑元件之间的分布参数，一般应使元件平行排列，以便于装焊和批量生产。
5. 根据电路的信号流程，合理安排功能电路单元的位置，使得布局便于信号流通，并尽量保持信号方向的一致性。
6. 布局的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连接，有连线关系的器件应放置在一起。
7. 尽可能减小环路面积，以抑制开关电源的辐射干扰。
在布局过程中，有两个电流回路尤其需要特别处理：电源开关交流回路和整流器交流回路。这两个回路中包含的高幅梯形电流中谐波成分高，频率远高于开关基频，因此它们是最容易产生EMI的环节。设计这些交流回路时，应先布线。核心元件（如滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器）应尽可能靠近并相邻放置，以缩短电流路径。
在处理EMI问题时，建立开关电源布局的最好方法与其电气设计相似，最佳设计流程包括：先设计输入电流源回路和输入滤波器，然后设计输出负载回路和输出滤波器。按照电路的功能单元对全部元件进行布局时，需要符合上述提到的布局原则。
通过合理的元件布局来改善电路板的EMI是一个系统性的工作，涉及到电路设计、元件选择、PCB布线等多方面的考量。只有全面考虑各个环节，才能有效控制和抑制电路板的EMI问题，从而保证电子设备的稳定运行和可靠性。对于从事相关工作的工程师而言，对这些知识有充分的了解和掌握是十分必要的。
