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有一块PCB，上面两个绕线电感的型号，参数全一样，接的也是同一个高速方波信号，唯一的区别是电感安装的方向完全相反，当用电场探头紧贴电感器测量电场强度时，两者的差值约为3dB,也就是电场强度相差了41%，辐射功率更是翻了一倍，电感器并非只产生磁场，它们还可能成为电场噪声的重要来源，尤其是在带有快速电压跳变的开关节点上工作时，而问题的核心就是电感的绕组方向，如果将绕组的外端连接到开关节点，那么全部的开关变化率dv/dt就会出现在最外层的绕组匝数上，而这部分匝数也最接近周围的环境，应当始终将绕组的起始端连接到开关节点，就能大幅度降低电场辐射。

{测量电场强度时有3dB差异，这意味着电场强度比值为10^(3/20) ≈ 1.4125，即约41%的差异（注意：3dB对应电压或电场强度比为1.414，即增加了41.4%.实际上，3dB意味着功率比为2倍，因为10*log10(P2/P1)=3 => P2/P1=10^(0.3)=2。对于电场强度，因为功率与电场强度的平方成正比，所以3dB的功率差对应电场强度差为10^(3/20)=1.4125，即一个比另一个大41.25%。所以原文说"电场强度相差了41%"，而"辐射功率更是翻了一倍"即3dB功率差就是2倍。}

在高速开关电路中经常被忽视的现象：电感器的安装方向会显著影响其电场辐射强度。下面我们逐步解析其中的原理和设计要点。

1. 背景：高速开关电路中的电场噪声源

在开关电源（如Buck、Boost等）或数字电路中，开关节点（Switching Node）的电压会在高低电平之间快速跳变，产生很高的dv/dt（电压变化率）。这种快速变化的电压会通过寄生电容耦合到周围空间，形成电场辐射，从而可能干扰邻近电路或导致EMI（电磁干扰）测试失败。

2. 电感器的双重角色：磁场与电场

电感器通常被视为磁性元件，用于存储磁能或滤波。但由于其绕线结构，匝间存在寄生电容，绕组与周围环境（如PCB、空气）之间也存在分布电容。因此，当电感两端有高频电压变化时，这些寄生电容会形成位移电流，使电感成为一个电场辐射源。

3. 绕线电感的结构与方向

常见的绕线电感（如工字型、磁环绕组）通常从内层开始绕制，逐渐向外层缠绕。因此：

• 起始端（通常标记为圆点、条纹或引脚1）：位于绕组的内层。

• 外端（末端）：位于绕组的外层，最靠近电感表面和外部环境。

4. 两种连接方式的影响

假设电感连接在开关节点（高dv/dt）与其它节点（如直流输出或地）之间。两种安装方向的区别在于：

• 方式A：起始端（内层）接开关节点，外端接其他节点。

• 方式B：外端（外层）接开关节点，起始端接其他节点。

方式B（外端接开关节点）：

• 开关节点的高dv/dt直接施加在最外层的绕组上。

• 外层绕组最靠近外部环境，与周围物体的寄生电容最大。

• 因此，高 dv/dt 通过较大的寄生电容产生较强的位移电流，导致明显的电场辐射。

方式A（起始端接开关节点）：

• 高 dv/dt 施加在内层绕组上。

• 内层绕组被外层绕组包裹，外层绕组通过匝间电容耦合得到一部分电压变化，但由于寄生电容的分压作用，外层绕组上的电压变化率会衰减。

• 同时，外层绕组虽然暴露在外，但其电压变化较小，因此通过寄生电容耦合到环境的位移电流也较小，电场辐射显著降低。

5. 测量结果：3dB差值

实验表明，两种方向的电场强度相差约3dB。这意味着：

• 电场强度比值：10^(3/20) ≈ 1.414，即方式B的电场强度比方式A高约41%。

• 辐射功率比值：10^(3/10) = 2，即方式B的辐射功率是方式A的两倍（翻倍）。

6. 设计建议

在PCB布局时，应关注电感的方向：

• 识别绕组的起始端（通常有标记）。

• 始终将起始端（内层）连接到开关节点，外端连接到相对稳定的节点（如输出或地）。

• 这样可以最大限度地降低电场辐射，改善EMI性能。

7. 实践提示

• 许多电感制造商会在数据手册中注明起始端（如用圆点或特殊引脚标记）。

• 在高速开关电路（如DC-DC转换器、电机驱动）中，这一细节可能成为通过EMC测试的关键。

• 除了电感方向，还应尽量减少开关节点的铜箔面积，并采用屏蔽或接地措施来进一步抑制辐射。

通过理解这一现象，工程师可以在不增加成本的前提下，通过优化元件方向有效降低电磁干扰，提升电路可靠性。