适用于DC-DC驱动的局部屏蔽方法及PCB布局结构与流程

本发明涉及一种实现pcb局部电磁屏蔽的方法及相应的pcb布局，主要用于车用led驱动模组，尤其针对的是车用led的dc-dc驱动模组电路。

背景技术：

led车灯可以在行车过程中起到照明或信号提示作用，对行车安全起着关键性作用。随着科技发展，汽车中电子设备越来越多，随着电子设备的增多，同时也带来了复杂的电磁兼容问题。如何设计led模组的电子电路及pcb布局，对于led模组的电磁兼容性至关重要。

目前车灯行业内中功率和大功率led光源多采用dc-dc式led驱动供电，dc-dc式led驱动容易对外辐射电磁干扰，不利于电磁兼容试验的整改。常规的emc整改方法为：在整个led驱动模块外加罩一个接地金属屏蔽罩，金属屏蔽罩设计有几个插脚，插脚插入pcb上预留的孔槽结构内，孔槽周围的焊盘设计为地极性，通过焊接方式将金属屏蔽罩焊接于pcb板上并与地极性相通，以此屏蔽dc-dc式led驱动对外的辐射噪声。常用的金属屏蔽罩是将整块pcb罩起来，通常这样的金属屏蔽罩所需体积较大，金属用料多。常用的金属屏蔽罩往往不适用于一些特殊的装配结构情况，例如图1所示的用于车灯的led驱动模组1，因led驱动模组上方需要紧密安装光学透镜2，故没有空间给led驱动模组上安装整体金属屏蔽罩。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种适用于dc-dc驱动的局部屏蔽方法及pcb布局结构，在保证emc屏蔽效果的同时可以大大减少屏蔽罩所需占用的空间，同时节省金属屏蔽罩所需的材料。

本发明的主要技术方案有：

一种适用于dc-dc驱动的局部屏蔽方法，将dc-dc驱动芯片以及连接所述dc-dc驱动芯片的开关信号输出的主电感相邻布置在pcb上，在部分或全部的所述主电感的上方设置金属挡板，或者在所述主电感以及所述dc-dc驱动芯片的全部上方区域设置金属挡板，在所述pcb上通过pcb布线方式布置接地极性的露铜焊盘，在所述露铜焊盘上通过焊接方式连接金属接地连接件，使所述金属挡板与所述金属接地连接件保持机械固定和电气连接。

将输出滤波电容布置在所述pcb上邻近所述dc-dc驱动芯片和所述主电感的位置。

所述dc-dc驱动芯片和所述输出滤波电容各自邻近所述主电感，优选使三者位置布局及走线电流回路呈三角形。

可以使所述金属挡板同时遮罩在所述主电感、所述输出滤波电容和所述dc-dc驱动芯片的上方。

所述金属挡板呈l型，所述露铜焊盘有一处，布置在邻近所述主电感的位置，将所述金属档板的竖边与所述金属接地连接件机械固定同时电气连接，或者，所述金属挡板呈门型，所述露铜焊盘有两处，分别布置在邻近所述主电感和所述dc-dc驱动芯片所在区域的相对的两侧，将所述金属档板的两条竖边分别与一个所述露铜焊盘上的所述金属接地连接件机械固定同时电气连接，相当于所述金属档板横跨在所述主电感和dc-dc驱动芯片的上方。

所述金属接地连接件采用金属接地簧片，所述金属接地簧片上设有至少一个弹扣结构，将所述金属档板的竖边插入所述弹扣结构内，利用所述弹扣结构的弹性夹紧所述金属挡板，从而实现所述金属挡板与所述金属接地簧片的相对固定和电气连接。

所述弹扣结构为两个对称布置的爪片，两个所述爪片的外伸端向外弯曲外张，自然状态下，两个所述爪片的最短距离小于所述金属挡板的竖边的厚度。

优选在所述弹扣结构的两个爪片相互面对的表面设置圆形凸点，相应地，在所述金属档板的竖边表面设置能够与所述圆形凸点相配合的圆形凹点。

一个所述金属接地簧片设置两个所述弹扣结构，所述金属档板的相应竖边的表面的所述圆形凹点也设置两个，并分别设在相应竖边的两个侧表面上。

一种适用于dc-dc驱动的局部屏蔽pcb布局结构，包括金属挡板、pcb和布置在所述pcb上的dc-dc驱动芯片、输出滤波电容以及连接所述dc-dc驱动芯片的开关信号输出的主电感，所述pcb上设有露铜焊盘，露铜焊盘通过pcb走线接地极性，所述露铜焊盘上焊接连接金属接地连接件，上述各组成部分的设置位置和方式按前述的任意一种所述局部屏蔽方法进行布置。

所述金属接地簧片优选采用磷青铜制成，表层经锡镀层处理。

所述金属挡板与被其遮蔽的元器件的顶面保持0.5mm-5mm间距为宜。

本发明的有益效果是：

本发明解决了某种特殊灯体装配结构下，dc-dc式led驱动模组无法安装整体金属屏蔽罩以屏蔽对外辐射噪声的问题，特别适合一些led驱动模组与光源及光学结构件紧密配合的灯体结构中。

本发明还解决了整体屏蔽罩金属用料多，占用空间体积大的问题。

本发明安装过程便捷，且有利于模组的售后维护，不需要像整体金属屏蔽罩模组，必须拆卸金属屏蔽罩后方能维修电路，此局部屏蔽方法仅需将金属档板从金属接地簧片内拔出即可，金属档板可随时拆装。

本发明具有较好的emc屏蔽效果，在此基础上可以配合使用感值系列齐全的普通电感等效替代屏蔽电感进行电路设计，感值可选择的余地大，大大方便了电感选型工作，也大大降低了电路设计成本。

附图说明

图1是用于车灯的led驱动模组与光学透镜安装方位关系示意图；

图2是所述pcb上关键元器件的一种布局示意图；

图3是所述金属挡板设置方式的一个实施例的结构示意图；

图4是所述金属挡板设置方式的另一个实施例的结构示意图；

图5是所述金属接地簧片的一个实施例的结构示意图；

图6是所述金属挡板的一个实施例的结构示意图。

附图标记：1.led驱动模组；1-1.pcb；1-2.dc-dc驱动芯片；1-3.主电感；1-4.输出滤波电容；1-5.露铜焊盘；1-6.金属挡板；1-61.圆形凹点；1-7.直插式焊接接插件；1-8.金属接地簧片；1-81.卡爪；1-82.圆形凸点；1-83.焊接引脚；1-9.密封胶圈；1-10.散热器；2.光学透镜。

具体实施方式

如图2-6所示，本发明公开了一种适用于dc-dc驱动的局部屏蔽方法，该方法是将dc-dc驱动芯片1-2以及连接所述dc-dc驱动芯片的开关信号输出脚sw的主电感1-3相邻布置在pcb1-1上，使led驱动ic的开关信号输出脚sw到主电感的走线尽可能短。在部分或全部的所述主电感的上方设置金属挡板1-6，或者在所述主电感以及所述dc-dc驱动芯片的全部上方区域设置金属挡板，在所述pcb上通过pcb布线方式布置接地极性的矩形的露铜焊盘1-5，在所述露铜焊盘上通过焊接方式连接金属接地连接件，使所述金属挡板与所述金属接地连接件保持机械固定和电气连接，使所述金属挡板接地。

所述dc-dc驱动芯片和主电感是产生高频开关信号的主要元器件，是电磁辐射的主要干扰源。通过在它们的上方部分或全部区域设置所述金属挡板，对电磁辐射进行屏蔽，以减小它们的对外辐射干扰。由于所述金属挡板只遮蔽pcb上高频开关节点所在区域而不是整个pcb，既起到了有效的电磁屏蔽作用，又减小了屏蔽所需的空间占用，使用更灵活，能满足紧凑结构的emc屏蔽需求，使得某种特殊灯体装配结构下，能实现针对dc-dc式led驱动模组的外辐射噪声的有效屏蔽，同时屏蔽用的金属量相比传统的金属屏蔽罩明显减少。

所述金属挡板遮蔽多大区域以及遮蔽区域的具体位置，可依据emc试验结果确定。

所述金属挡板与被遮蔽的一方的顶面保持0.5mm-5mm间距为宜。

所述输出滤波电容也是高频开关节点环路的组成部分，进一步优选将输出滤波电容1-4布置在所述pcb上同时邻近所述dc-dc驱动芯片1-2和所述主电感1-3的位置，以便将产生高频开关节点的环路压缩到尽可能小。

附图所示实施例中，优选将所述dc-dc驱动芯片和所述输出滤波电容设置在各自邻近所述主电感的一侧，使三者位置布局及走线电流回路呈三角形，这样的排布最为紧凑，高频电压信号形成的开关噪声环路可达到最小化。

在所述主电感、所述输出滤波电容和所述dc-dc驱动芯片邻近布置的情况下，仍然首选将所述金属挡板遮罩在部分或全部的所述主电感的上方，或者遮罩在所述主电感以及所述dc-dc驱动芯片的全部上方区域。其次，也可以同时遮罩在所述主电感、所述输出滤波电容和所述dc-dc驱动芯片的上方。

所述金属挡板可以呈l型(见图3)或门型(见图4)。当所述金属挡板呈l型时，所述露铜焊盘可以只设置一处，布置在邻近所述主电感的位置，将所述金属档板的竖边与所述金属接地连接件机械固定同时电气连接。当所述金属挡板呈门型时，所述露铜焊盘至少有两处，分别布置在邻近所述主电感和所述dc-dc驱动芯片所在区域的相对的两侧，将所述金属档板的两条竖边分别与一个所述露铜焊盘上的所述金属接地连接件机械固定同时电气连接，相当于所述金属挡板同时遮蔽所述主电感和dc-dc驱动芯片。

通过将所述金属档板的竖边与所述金属接地连接件电气连接实现所述金属挡板的接地。

所述金属接地连接件优选采用金属接地簧片1-8，所述金属接地簧片上设有至少一个弹扣结构，将所述金属档板的竖边插入所述弹扣结构内，利用所述弹扣结构的弹性夹紧所述金属挡板，从而实现所述金属挡板与所述金属接地簧片的相对固定和接地极性连接。

所述弹扣结构为两个对称布置的爪片1-81，所述卡爪具有金属弹性，两个所述爪片的外伸端向外弯曲外张，自然状态下，两个所述爪片的最短距离小于所述金属挡板的竖边的厚度，以便于金属档板的竖边可以紧紧卡扣在金属接地簧片内。附图5所示实施例的所述金属接地簧片的进一步的结构介绍可参见后文的具体说明。

本发明还公开了一种适用于dc-dc驱动的局部屏蔽pcb布局结构，是上述适用于dc-dc驱动的局部屏蔽方法的具体实现，如图2-6所示，包括金属挡板1-6、pcb1-1和布置在所述pcb上的dc-dc驱动芯片1-2、输出滤波电容1-4以及连接所述dc-dc驱动芯片的开关信号输出的主电感1-3。所述pcb上通过pcb布线方式布置有接地极性的矩形的露铜焊盘1-5，所述露铜焊盘上焊接连接金属接地连接件。上述各组成部分的设置位置和方式按前述的任意一种局部屏蔽方法进行布置。

所述led驱动模组还可以包括散热胶垫、散热器1-10、密封胶圈1-9、螺钉、直插式焊接接插件1-7以及pcb上其他电子元器件。其中所述直插式焊接接插件通过焊接方式焊接在带有元器件的pcb上，接插件穿过所述散热器的接插件导向口(导向口内挖有一个可以使接插件通过的长方形孔)连接到外部。所述散热胶垫粘贴在散热器表面，pcb放置于所述散热胶垫之上，通过两个螺钉与所述散热器紧固，紧固后所述散热胶垫被贴合夹紧在所述pcb与散热器平台的中间夹层。

所述金属接地簧片上所述弹扣结构的两个爪片相互面对的两个表面上均优选设有圆形凸点1-82，用于卡住后续要安装上的所述金属档板的竖边。所述金属档板的相应竖边的表面设有能够与所述圆形凸点相配合的圆形凹点1-61，用于与所述金属接地簧片上的圆形凸点在安装时相匹配，以便于所述金属档板的竖边卡在金属接地簧片内。

单个所述金属接地簧片优选设有两个所述弹扣结构，相应地，所述金属档板的相应竖边的表面则最好设置两个所述圆形凹点，分别与一个所述弹扣结构上的圆形凸点相对应。进一步地，同一竖边上的两个所述圆形凹点优选为分别设在相应竖边的两个侧表面上，如图6所示，这样和所述金属簧片上两处的圆形凸点搭配起来，可以使金属挡板和金属簧片匹配和固定更加紧密。所述圆形凹点可以采用冲压方式形成。

所述金属档板的厚度优选为大于0.1mm。

所述金属接地簧片优选采用磷青铜制成，且表层优选经锡镀层处理。

所述金属接地簧片在两侧设计有焊接引脚1-83，用于将金属接地簧片焊接于所述pcb上的接地极性的露铜焊盘上。

经试验验证，本发明通过优良的电路布局结合屏蔽用金属挡板的设置，使dc-dc式led驱动模组在emc电磁兼容试验中具有良好的表现，屏蔽效果近似于采用现有屏蔽罩的整体屏蔽效果，而且在保证emc屏蔽效果的同时可以大大减少屏蔽罩所需的空间占用，同时节省金属屏蔽所需的材料。

此外，在采用本发明的方法和布局结构的前提下，可以配合使用感值系列齐全的普通电感灵活替代感值可选余地小的屏蔽电感进行电路设计，给电路设计工作带来了极大的便利，也解决了针对某些特殊的电路特性必须使用某个感值的屏蔽电感而没得可用的问题，还降低了电路成本和电路设计成本。