CST EMC仿真详解PCB设计为什么需要遵守“20H”原则

前言

在PCB设计中，20H原则是一个常被提及的经验法则，旨在抑制电源层与地层间的边缘辐射。但它是否在任何情况下都有效？过度依赖或错误应用可能反而带来反效果。

本文将通过一个完整的CST仿真案例，带你一步步验证20H原则的有效性，用数据来指导设计。

什么是20H原则？

在多层PCB中，电源层与地层之间会形成边缘电场，向外辐射电磁干扰，影响EMC性能。

20H原则正是为解决此问题而提出：要求电源层（Power Layer）的边缘相对于相邻的地层（Ground Layer）向内缩进至少20倍的两层间介质厚度（H）。

• H：电源层与地层之间的介质厚度。

• 缩进效果：将电源层内缩，使电场被限制在地层范围内，从而抑制边缘辐射。

本文通过CST对PCB进行对比仿真（应用与未应用20H原则）得对外辐射

CST仿真验证流程

1.3D建模

分别对电源层与地层对齐和电源层内缩2mm建模，如下

为什么内缩2mm，因为电源层和地层之间得间距是0.101mm

2.电流探头和电场监视器

电场远程探头，3m场，360°球面环绕

3.建立激励源

本文电源平面选用的3.3V电源平面，开关频率是2.2MHz，所以激励源用2.2MHz得方波信号。

4.仿真结果对比

远场电场强度对比

从结果看，应用20H原则PCB对外辐射会变小，小大概20~30dB

近场电场仿真结果

未用20H原则PCB

从仿真结果看很明显应用20H原则PCB边沿对外辐射会小很多

写在最后

20H原则并非放之四海而皆准的真理。通过CST仿真进行科学验证，是确保PCB设计EMC性能可靠的关键一步。下次在设计中使用20H原则时，不妨先用CST“跑”一下，让数据为你的设计保驾护航。

希望这篇文章能帮助你更好地理解和应用20H原则。如果在仿真过程中遇到问题，欢迎在评论区留言交流！