Da scheiden sich die Geister, soll man nun die GND Fläche unter der Induktivität durchziehen oder auf gar keinen Fall Kupfer unter der Spule haben?
Nehmen wir an, bei einem einfachen Step-Down Schaltregler wird eine ungeschirmte Spule verwendet. Wenn wechselnde Ströme durch eine Spule fliessen (was bei einem Schaltregler der Fall ist) entstehen in der Spule magnetische Felder. Diese Felder sind im nachfolgenden Bild in rot ersichtlich.
Da die Spule ungeschirmt ist, wird das Feld in keiner Weise gelenkt und es kann sich frei entfalten. Dieses Feld kann nun in anderen Leiterbahnen Ströme und damit Störungen induzieren.
Um das Feld weniger zu streuen empfiehlt sich somit immer eine geschirmte Spule zu verwenden. In dieser wird das Feld im Gehäuse geleitet und das Feld ausserhalb der Spule ist massiv schwächer (mit orange angedeutet).
Nun zur anfänglichen Frage:
Nehmen wir an es wird ein Cut-Out vorgesehen und das Magnetfeld fliesst wie im obigen Bild. Mit der "rechten Hand"-Regel sieht man schnell, dass ein Strom erzeugt wird, der um die Spule in eingezeichneter Richtung in der Fläche fliesst.
Wenn auf allen Lagen dieser Cut-Out vorhanden ist, wird der Strom auch auf allen Lagen induziert und es werden auf allen Lagen Störungen verursacht.
Ausserdem kann das Magnetfeld ungehindert durch die Leiterplatte und damit um die ganze Leiterplatte fliessen. Wenn nun kein schirmendes Gehäuse vorhanden ist, werden diese Felder perfekt ausgestrahlt. Den EMV-Prüfer freuts, weil er dann die Halle noch ein weiteres mal vermieten kann ;-)
Diese ganzen Probleme kann man erfolgreich minimieren, wenn man die GND Fläche ebenfalls unter der Spule durchzieht und somit eine Art Schirmung aufbaut.
Ein kleiner Nachteil bringt diese Schirmung jedoch mit sich. Die Magnetfelder werden im Kupfer in Wärme umgewandelt und somit verliert der Schaltregler ein bisschen an Effizienz.
Fazit
- Wenn immer möglich, geschirmte Spulen verwenden
- Die GND Fläche gekonnt unter der Spule weiterfliessen lassen
- Eine kleine Effizienzeinbusse muss in Kauf genommen werden
Quellen