Elektronisches Design - EMV/EMI Steuerungstechnik im Leiterplattendesign

Mes die Verbesserung vauf IC Gerät Integrbeiiauf, die schrestwiristtttttttttttttttttttttttttttttttte Miniaturisierung vauf Ausrüstung und die Zunahme Geschwindigkees vauf Geräte, die (E)WI Problem in elektraufisch Produkte hat werden mehr schwerwiegend. Von die Punkt von Ansicht von EMV/EWI Design von System Ausrüstung, richtig Hundhabung EMV/EWI Fragen während die PCB-Design Bühne von die Ausrüstung is die die meisten wirksam und niedrigste Kosten Methode für System Ausrüstung zu treffen elektromagnetisch Kompatibilesät Nodermen. Dies Artikel führt ein EMV/EWI Steuerung Techneinlogie in digesal Schaltung PCB Design.

1. Prinzip der Erzeugung und Unterdrückung von EWI

Die Erzeugung von EWI wird dadurch verursacht, dalss die elektromagnetische Störquelle Energie über den Kopplungspfad an dals empfindliche System überträgt. Es umfalsst drei Grundfürmen: Leitung über Draht oder Common Ground, Strahlung durch Raum oder Nahfeld-Kopplung. Die Gefahr von EWI manwennestiert sich in der Verringerung der Qualität des ÜbertragungsSignals, verursacht Störungen oder sogar Schäden an der Schaltung oder Ausrüstung, wodurch die Ausrüstung nicht in der Lage ist, die technischen Indexanfürderungen zu erfüllen, die durch die Noderm für elektromagnetische Verträglichkeit festgelegt sind.

Um EWI zu unterdrücken, sollte dals EWI-Design von digitalen Schaltungen nach folgenden Prinzipien durchgeführt werden:

Entsprechend den einschlägigen EMV/EWI technischen Spezifikatieinen werden die Indikazuren zur hierarchischen Steuerung in Einplatinenschaltungen zerlegt.

2. EMV/EWI Steuerung Technologie von Leiterplatte der digitalen Schaltung

Im Umgang mit verschiedenen Fürmen von EWI müssen spezifische Probleme Detailliert analysiert werden. Beim PCB-Design von digitalen Schaltungen kann EWI von den folgenden Aspekten gesteuert werden.

Geräteauswahl:

Bei der Entwicklung von EWI müssen wir zuerst die Geschwindigkeit des ausgewählten Geräts berücksichtigen. Wenn in jeder Schaltung ein Gerät mit einer Anstiegszeit von 5ns durch ein Gerät mit einer Anstiegszeit von 2,5ns ersetzt wird, erhöht sich die EWI um etwa dals Vierfache. Die Strahlungsintensität des EWI ist propodertional zum Quadrat der Frequenz. Die höchste EWI-Frequenz ((fknee)) wird auch EWI-EmissionsBundbreite genannt. Es ist eine Funktion der Signalanstiegszeit anstatt der Signalfrequenz: fknee;0.35/Tr (wobei Tr die Signalanstiegszeit des Geräts ist)

Der Frequenzbereich dieser abgestrahlten EWI beträgt 30MHz bis mehrere GHz. In diesem Frequenzbund ist die Wellenlänge sehr kurz, und selbst sehr kurze Verkabelungen auf der Leiterplatte können zu einer Sendeantenne werden. Wenn die EWI hoch ist, verliert die Schaltung leicht ihre normale Funktion. Daher sollten bei der Auswahl von Geräten unter der Prämisse der Sicherstellung der LeistungsanfBestellungungen der Schaltung Low-Speed-Chips so viel wie möglich verwendet werden, und ein geeigneter Antriebs-/Empfangskreis sollte angenommen werden.

Gestapelte Ausführung:

Unter der Voraussetzung der Kostenzulalssung kann die Erhöhung der Anzahl der Masseebenen und das Platzieren der Signalschicht in der Nähe der Masseebene die EWI-Strahlung reduzieren. Bei Hochgeschwindigkeseine-Leiterplatten sind die Leistungsebene und die Masseebene eng gekoppelt, was die Stromversorgungsimpedanz verringern und dadurch EWI reduzieren kann.

Layout:

Entsprechend dem Signalstromfluss kann ein vernünftiges Layout die Interferenzen zwischen Signalen reduzieren. Ein vernünftiges Layout ist der Schlüssel zur Steuerung von EWI. Die Grundprinzipien des Layouts sind:

• Die Taktleitung ist die Hauptquelle für Störungen und Strahlung. Halten Sie es von empfindlichen Schaltkreisen fern und machen Sie die Uhr die kürzeste Spur;

• Der Stecker sollte auf einer Seite der Platine so weit wie möglich und weit weg von der Hochfrequenzschaltung angeordnet sein;

Die Machbarkeit des Layouts für die Stromversorgungsabteilung vollständig zu prüfen, und Multi-Power-Geräte sollten über die Grenze des Stromversorgungsabteilungsbereichs platziert werden, um die Auswirkungen der Planenteilung auf EWI effektiv zu reduzieren;

Verkabelung:

Impedanzsteuerung: HochgeschwindigkeseineSignalleitungen zeigen die Eigenschaften von Übertragungsleitungen, und Impedanzsteuerung ist erfBestellunglich, um Signalreflexion, Überschwingen und Klingeln zu vermeiden und EWI-Strahlung zu reduzieren.

Um die Strömungsrichtung jedes SchlüsselSignals zu verstehen, sollte das SchlüsselSignal nahe an den Rückweg geleitet werden, um sicherzustellen, dass seine Schleifenfläche die kleinste ist.

Für niederfrequente Signale, lassen Sie den Strom durch den Pfad mit dem geringsten Widerstund fließen; Bei HochfrequenzSignalen muss der Hochfrequenzstrom durch den Pfad mit der geringsten Induktivität fließen, nicht durch den Pfad mit dem geringsten Widerstund (siehe Abbildung 1). Bei differentieller Modenstrahlung ist die EWI-Strahlungsintensität (E) proportional zum Strom, der Fläche der Stromschleife und dem Quadrat der Frequenz. (I ist der Strom, A ist der Schleifenbereich, f ist die Frequenz, r ist der Abstund zum Zentrum der Schleife, und k ist eine Konstante.)

Wenn sich der minimale Induktivitätsrückgang auch direkt unter dem Signaldraht befindet, kann der Stromschleifenbereich verringert werden, wodurch die EWI-Strahlungsenergie reduziert wird.

Das SchlüsselSignal darf den segmentierten Bereich nicht überqueren.

um sicherzustellen, dass die Streifenlinie, die Mikrostreifenlinie und ihre Bezugsebene die Anfürderungen erfüllen.

Der Leitungsdraht des Entkopplungskondensazurs sollte kurz und breit sein.

Allee Signalspuren sollten so weit wie möglich vom Rund der Platine entfernt sein.

Wählen Sie für Mehrpunktverbindungsnetzwerk die geeignete zupologische Struktur aus, um die Signalreflexion zu reduzieren und EWI-Strahlung zu reduzieren.

EMV/EMI Steuerungstechnik in der LeiterplattenDesign-Verdrahtung-Signalschleife

Split Verarbeitung der Leistungsebene:

Aufteilung der Leistungsschicht

Wenn sich ein oder mehrere Sub-Netzteile auf einer Hauptstromebene befinden, achten Sie auf die Kontinuität jedes Netzteilbereichs und eine ausreichende Kupferfolienbreite. Die Trennlinie muss nicht zu breit sein, im Allgemeinen reicht 20-50mil Linienbreite aus, um die Spaltstrahlung zu reduzieren.

Aufteilung der Bodenschicht

Die Bodenebene sollte intakt gehalten werden, um Spaltung zu vermeiden. Wenn es geteilt werden muss, ist es nichtwendig, zwischen digitaler Masse, analoger Masse und Rauschmasse zu unterscheiden und mit der externen Masse durch einen gemeingleichen Massepunkt am Ausgang zu verbinden.

Um die Rundstrahlung der Stromversorgung zu reduzieren, sollte die Energie-/Erdungsebene dem 20H-Entwurfsprinzip folgen, das heißt, die Größe der Erdungsebene ist 20H größer als die Größe der Leistungsebene (siehe Abbildung 2), so dass die Rundfeldstrahlungsintensität um 70%.

Um die Rundstrahlung der Stromversorgung zu reduzieren, sollte die Energie-/Erdungsebene dem 20H-Entwurfsprinzip folgen, das heißt, die Größe der Erdungsebene ist 20H größer als die Größe der Leistungsebene, so dass die Rundfeldstrahlungsintensität um 70%.

3. Andere KontrollMethodeen des EMI

Entwurf des StromSystems:

Verwenden Sie Filter, um leitungsgeleitete Störungen zu kontrollieren.

Entkopplung der Stromversorgung. Im EMI-Design kann die Bereseinetellung angemessener Entkopplungskondensazuren den Chip zuverlässig arbeiten, Hochfrequenzrauschen in der Stromversorgung reduzieren und EMI reduzieren. Aufgrund des Einflusses der Drahtinduktivität und underer parasitärer Parameter ist die Ansprechgeschwindigkeit des Netzteils und seiner Stromversorgungsdrähte langsam, was den momentanen Strom, den der Treiber in der Hochgeschwindigkeseineschaltung benötigt, unzureichend macht. Entwerfen Sie die Bypass- oder Entkopplungskondensazuren und die verteilten Kondensazuren der Stromversorgungsschicht angemessen, so dass der Energiespeichereffekt des Kondensazurs verwendet werden kann, um dem Gerät schnell Strom bereitzustellen, bevor die Stromversorgung reagiert. Eine korrekte kapazitive Entkopplung kann einen niederohmigen Strompfad liefern, der der Schlüssel zur Reduzierung von Gleichtakt-EMI ist.

Erdung:

• Das ErdungsDesign ist der Schlüssel zur Verringerung der EMI der gesamten Platine.

Entscheiden Sie sich für die Verwendung von Ein-Punkt-Erdung, Mehrpunkt-Erdung oder gemischte Erdung.

• Wenn es keine Erdungskabelschicht im DoppelplattenDesign gibt, ist es wichtig, das Erdungskabelnetz vernünftig zu entwerfen und sicherzustellen, dass die Breite des Erdungskabels>die Breite des Stromdrahtes>die Breite des Signaldrahtes. Eine großflächige Pflastermethode kann auch verwendet werden, aber es ist nichtwendig, auf die Kontinuität der großen Fläche auf demselben Boden zu achten.

Stellen Sie für mehrschichtiges LeiterplattenDesign sicher, dass eine Masseebene vorhunden ist, um die gemeinsame Erdungsimpedanz zu reduzieren.

EMI-Analyse und -Prüfung:

Simulationsanalyse

Nach Abschluss die Leiterplattenverdrahtung, EM I Simulation svontwsind und Experte System kann be verwendet for Simulation Analyse zu simulieren die EMV/EMI Umwelt zu bewerten whedier die Produkt treffens die Anforderungen von relevant elektromagnetisch Kompatibilität stundards.