Tecnología de PCB - La mejor guía de diseño de PCB para reducir el EMI

Todas las placas de circuito electrónico están diseñadas para permitir o incluso mejorar el flujo electrónico para lograr ciertos objetivos de rendimiento. El campo magnético generado por la corriente eléctrica a través de la ruta cerrada se proyecta hacia afuera y fluye perpendicularmente al flujo actual. Cuando hay componentes electrónicos o rutas de señal cerca del sitio, se produce interferencia electromagnética (emi). Para muchos diseños de pcba, especialmente placas de circuito de alta velocidad, controlar el número de EMI es la principal consideración que debe gestionarse adecuadamente. Para las placas de circuito con componentes de clasificación de radiadores, el método común es implementar el diseño de filtros emi. Aunque los filtros son efectivos, como diseñador de placas de circuito, conocer otras guías de diseño de PCB que reducen el EMI puede requerir el uso frecuente de herramientas.

¿EMC y emi: ¿ cuál es la diferencia?

La mayoría de los pcba no son los únicos dispositivos electrónicos o eléctricos del producto. Por lo tanto, antes de profundizar en el problema del EMI de una sola junta, es útil tener una comprensión macro o sistemática del problema del emi. Así como la energía electromagnética se emite desde un solo componente, conductor o rastro, también irradia desde la propia placa de circuito al medio ambiente; Si no lo has hecho antes, pon el medidor de Gauss cerca del PCB y obtendrás la lectura. Cuando varias placas se acercan, se vuelve importante lograr la compatibilidad electromagnética o emc.

Se puede considerar que EMC logra una armonía o equilibrio aceptable entre los componentes electromagnéticos, minimizando así o al menos lo suficientemente bajo como para no obstaculizar significativamente el funcionamiento normal. Desafortunadamente, la eliminación de todos los EMI aún no es posible; Sin embargo, obtener EMC es. el EMI es en realidad cualquier interferencia de una fuente electromagnética, generalmente se refiere a la interferencia con un solo pcba. Esta clasificación es suficiente para investigar el problema, ya que minimizar el EMI en y desde la placa de circuito ayuda al EMC en el entorno de funcionamiento de la placa de circuito.

¿De dónde viene el EMI de pcb?

El electromagnetismo abarca un rango de frecuencia infinito y está casi en todas partes. Además, como se muestra en la siguiente imagen, se produce con muchas herramientas, equipos y productos que usamos todos los días.

Espectro electromagnético

Mientras haya una corriente eléctrica, puede ocurrir interferencia electromagnética. Para el pcba, las fuentes del EMI pueden dividirse en una de las siguientes categorías:

Elementos

Los componentes electrónicos, especialmente los dispositivos de alta potencia como procesadores, fpgas, amplificadores, transmisores y antenas, pueden tener un impacto significativo en el emi. Además, los elementos de conmutación pueden producir interferencias destructivas.

Señales y seguimiento

El EMI también se puede generar a lo largo del rastro o en los puntos de pin y conector. Por ejemplo, un enrutamiento diferencial desequilibrado puede causar atenuación y reflexión de la señal a lo largo de la ruta de transmisión, lo que puede afectar gravemente la integridad de la señal o la capacidad de identificar con precisión la señal, lo que conduce a un comportamiento incorrecto del circuito. Además, debido a los condensadores misceláneos, puede formarse un acoplamiento indeseable entre la ruta de la señal y el plano de tierra.

Fuentes externas

Si la placa de Circuito está demasiado cerca de la fuente de radiación (puede ser otra placa de circuito o componente), el EMI puede ser introducido en el pcba. La vibración o movimiento de otros equipos o equipos en el entorno de la placa de circuito también puede producir armónicos.

Obviamente, eliminar todas las fuentes potenciales de EMI es una tarea difícil. Afortunadamente, se pueden desarrollar guías de diseño de PCB para reducir el EMI para ayudar a minimizar el ruido y lograr emc.

La mejor guía de diseño de PCB para reducir el EMI

Comprender las fuentes de EMI que pueden afectar al Consejo de Administración es fundamental para desarrollar estrategias para mitigar las amenazas persistentes al rendimiento del pcba. Además, desde el punto de vista de la fuente, el diseño de un conjunto de guías de diseño de PCB para reducir el EMI puede ser un buen lugar cuando el método de minimización está dirigido a una fuente específica.

Reducir el componente EMI

Como se mencionó anteriormente, los componentes pueden ser la principal fuente de radiación electromagnética, lo que no solo afectará el funcionamiento del vehículo, sino que también dañará el pcba externo y los circuitos electrónicos. Por lo tanto, la identificación de medidas para mitigar sus efectos negativos (enumerados a continuación) es esencial para una buena guía de reducción del ime.

Cómo reducir la interferencia electromagnética de los componentes

Elija componentes de bajo consumo de energía en la medida de lo posible

Uno de los generadores EMI más grandes de la placa de circuito es un componente que requiere una gran cantidad de energía. Con los esfuerzos para reducir el consumo de energía, generalmente se pueden encontrar alternativas que no sacrifiquen la función o la calidad.

Aislar diferentes tipos de componentes

Una buena práctica de diseño es siempre poner juntos los componentes que procesan el mismo tipo de señales. Por ejemplo, los componentes digitales deben estar cerca de otros componentes digitales y aislados de los equipos analógicos.

Uso de vallas de PCB

Otra herramienta para reducir el EMI es encapsular componentes o circuitos secundarios en vallas; Por ejemplo, el anillo protector de PCB y la jaula de faraday. Estos también pueden reducir efectivamente la radiación al entorno alrededor de la placa de circuito.

Adoptar la tecnología de disipación de calor

Para los componentes electrónicos, la energía produce calor. Por lo tanto, los radiadores eficientes y los orificios pueden ayudar enormemente a reducir el emi.

Además de reducir el EMI de los componentes, la forma en que funciona el rastro también puede afectar en gran medida el EMI de la placa de circuito.

Diseño de diseño de PCB para minimizar el EMI

Una de las consideraciones más importantes a la hora de organizar la placa de circuito es la distancia. Esto incluye garantizar que las brechas y las distancias de arrastre entre los componentes conductores sean suficientes.

Mantener una brecha suficiente es fundamental para minimizar el IME

Cómo reducir el EMI de señales y planos

Dejar suficiente espacio entre las huellas de la señal

El factor más importante para reducir el EMI entre trazas es el espaciamiento o la brecha. Siguiendo su recomendación de cm às, la recomendación debe basarse en los estándares del ipc.

Asegúrese de que los condensadores de desacoplamiento y los condensadores de derivación estén fundamentados

Los condensadores misceláneos son inevitables; Sin embargo, su impacto se puede mitigar colocando el capacitor lo más cerca posible del pin a tierra.

Uso de un buen filtro EMI

La mayoría de los diseños, especialmente cuando se utilizan señales digitales, incluyen dispositivos de conmutación que producen distorsión de la señal. En estos casos, la mejor manera de mejorar la fidelidad de la señal es filtrar.

Minimizar la longitud de la ruta de retorno

El circuito de puesta a tierra debe ser lo más corto posible.

Asegúrese de que la traza diferencial es la misma

Para la ruta de la señal diferencial, los pares de huellas deben reflejarse entre sí. Esto incluye la longitud del rastro, el peso del cobre y el espaciamiento constante. Si es necesario, se deben usar glifos para mantener la longitud y el espaciamiento.

Evitar ángulos agudos

Al cablear, use redondeados en lugar de afilados, lo que puede causar reflejos debido a cambios en la resistencia característica.

No coloque las capas conductoras adyacentes

No debe colocar dos capas conductoras lado a lado en la pila de pcb. Es mejor separarlos con un plano de tierra.

Separe cuidadosamente el plano de tierra

Para diferentes tipos de señales, es mejor usar un suelo separado. Sin embargo, si sí se utilizan planos planos planos divididos, asegúrese de usar un solo punto para combinar el suelo.

El diseño de los PCB (incluida su apilamiento) es muy importante para promover una buena integridad de la señal y reducir el emi. Sin embargo, si no se resuelven los problemas externos del emi, cualquier conjunto de guías de diseño de PCB que reduzcan el EMI es incompleto.

Evitar el IME externo

Minimizar el EMI externo es muy importante para la integridad de la señal y el funcionamiento del Circuito en la placa de circuito, así como para el EMC en el entorno de instalación pcba. Las medidas que se pueden tomar incluyen las siguientes.

Cómo reducir el IME de fuentes externas

Uso de escudos protectores

En general, el blindaje se aplica a componentes o subcircuitos específicos. La diferencia con las vallas es que suelen estar hechas de material aislante y se colocan en la parte superior del componente o rodean completamente el componente.

Uso de la carcasa

La carcasa suele considerarse un dispositivo de Seguridad. Sin embargo, la carcasa también puede proteger eficazmente la placa de circuito de fragmentos de fuentes externas y emi.

Todas las guías de diseño de PCB discutidas anteriormente sobre componentes, diseño y fuentes externas pueden minimizar efectivamente el EMI en la placa de circuito y ayudar al EMC en el entorno de operación de la placa de circuito. Sin embargo, si estos son necesarios depende de sus objetivos de diseño, función y rendimiento. Por lo tanto, debe esforzarse por optimizar el diseño para reducir el emi, preferiblemente utilizando herramientas de análisis (como el pspice de cadence).