PCB Tecnico - Come evitare interferenze elettromagnetiche nella progettazione PCB

In qualsiasi progetto di alimentazione di commutazione, il design fisico della scheda PCB è l'ultimo collegamento. Se il metodo di progettazione è improprio, il PCB può irradiare troppe interferenze elettromagnetiche e causare il funzionamento instabile dell'alimentazione elettrica. Le seguenti sono le questioni che richiedono attenzione in ogni fase di analisi:

1. Stabilire i parametri dei componenti dallo schema al flusso di progettazione PCB -> elenco di principio di ingresso -> impostazioni dei parametri di progettazione -> layout manuale -> cablaggio manuale -> verifica progettazione -> revisione -> uscita CAM.

La distanza tra i fili adiacenti deve essere in grado di soddisfare i requisiti di sicurezza elettrica e, al fine di facilitare il funzionamento e la produzione, la distanza dovrebbe essere il più ampia possibile. La distanza minima deve essere almeno adatta alla tensione tollerata. Quando la densità di cablaggio è bassa, la distanza delle linee di segnale può essere aumentata in modo appropriato. Per le linee di segnale con un ampio divario tra livelli alti e bassi, la distanza dovrebbe essere il più breve possibile e la distanza dovrebbe essere aumentata. Generalmente, impostare la spaziatura della traccia a 8mil. La distanza tra il bordo del foro interno del pad e il bordo della scheda stampata dovrebbe essere maggiore di 1mm, il che può evitare i difetti del pad durante l'elaborazione. Quando le tracce collegate ai pad sono sottili, il collegamento tra pad e tracce dovrebbe essere progettato in una forma di goccia. Il vantaggio di questo è che i pad non sono facili da sbucciare, ma le tracce e i pad non sono facilmente scollegati.

In terzo luogo, la pratica del layout dei componenti ha dimostrato che anche se la progettazione schematica del circuito è corretta e il circuito stampato non è correttamente progettato, influenzerà negativamente l'affidabilità delle apparecchiature elettroniche. Ad esempio, se le due sottili linee parallele della scheda stampata sono vicine tra loro, la forma d'onda del segnale sarà ritardata e il rumore riflesso si formerà al terminale della linea di trasmissione. Le prestazioni scendono, quindi quando si progetta il circuito stampato, si dovrebbe prestare attenzione ad adottare il metodo corretto.

Ogni alimentatore di commutazione ha quattro cicli di corrente:

(1) Circuito AC dell'interruttore di alimentazione

(2) Circuito AC del raddrizzatore di uscita

(3) loop corrente della sorgente del segnale di ingresso

(4) loop corrente di carico in uscita Il loop di ingresso carica il condensatore in ingresso attraverso una corrente CC approssimativa. Il condensatore del filtro svolge principalmente un ruolo di stoccaggio di energia a banda larga; Allo stesso modo, il condensatore del filtro di uscita è utilizzato anche per memorizzare l'energia ad alta frequenza dal raddrizzatore di uscita. Allo stesso tempo, l'energia CC del ciclo di carico in uscita viene eliminata. Pertanto, i terminali dei condensatori del filtro di ingresso e di uscita sono molto importanti. I circuiti di corrente di ingresso e di uscita dovrebbero essere collegati all'alimentazione elettrica solo dai terminali del condensatore filtro rispettivamente; se il collegamento tra il circuito di ingresso/uscita e il circuito di commutazione/raddrizzatore non può essere collegato al condensatore Il terminale è collegato direttamente e l'energia CA sarà irradiata nell'ambiente dal condensatore filtro in ingresso o in uscita. Il circuito AC dell'interruttore di alimentazione e il circuito AC del raddrizzatore contengono correnti trapezoidali ad alta ampiezza. Le componenti armoniche di queste correnti sono molto alte. La frequenza è molto maggiore della frequenza fondamentale dell'interruttore. L'ampiezza di picco può essere fino a 5 volte l'ampiezza della corrente continua in ingresso/uscita DC. Il tempo di transizione è solitamente di circa 50 ns. Questi due loop sono i più soggetti a interferenze elettromagnetiche, quindi questi loop CA devono essere disposti prima delle altre linee stampate nell'alimentazione elettrica. I tre componenti principali di ogni ciclo sono condensatori filtranti, interruttori di potenza o raddrizzatori, induttori o trasformatori. Posizionarli uno accanto all'altro e regolare la posizione dei componenti per rendere il percorso corrente tra di loro il più breve possibile. Il modo migliore per stabilire un layout di alimentazione di commutazione è simile alla sua progettazione elettrica. Il miglior processo di progettazione è il seguente:

Posizionare il trasformatore

Progettare il ciclo di corrente dell'interruttore di alimentazione

Loop corrente del raddrizzatore di uscita

Circuito di controllo collegato al circuito di alimentazione CA

4. Cablaggio L'alimentazione elettrica di commutazione contiene segnali ad alta frequenza. Qualsiasi linea stampata sul PCB può fungere da antenna. La lunghezza e la larghezza della linea stampata influenzeranno la sua impedenza e induttanza, influenzando così la risposta in frequenza. Anche le linee stampate che passano segnali DC possono accoppiarsi a segnali a radiofrequenza provenienti da linee stampate adiacenti e causare problemi di circuito (e persino irradiare nuovamente segnali interferenti). Pertanto, tutte le linee stampate che passano la corrente CA devono essere progettate per essere il più breve e largo possibile, il che significa che tutti i componenti collegati alle linee stampate e alle altre linee elettriche devono essere posizionati molto vicini. La lunghezza della linea stampata è proporzionale alla sua induttanza e impedenza e la larghezza è inversamente proporzionale all'induttanza e impedenza della linea stampata. La lunghezza riflette la lunghezza d'onda della risposta della linea stampata. Più lunga è la lunghezza, minore è la frequenza alla quale la linea stampata può inviare e ricevere onde elettromagnetiche e può irradiare più energia di radiofrequenza. Secondo le dimensioni della corrente del circuito stampato, cercare di aumentare la larghezza della linea elettrica per ridurre la resistenza del ciclo. Allo stesso tempo, rendere la direzione della linea elettrica e della linea di terra coerente con la direzione della corrente, che aiuta a migliorare la capacità anti-rumore. La messa a terra è il ramo inferiore dei quattro cicli di corrente dell'alimentazione di commutazione. Svolge un ruolo importante come punto di riferimento comune per il circuito ed è un metodo importante per controllare le interferenze. Pertanto, il posizionamento del filo di messa a terra dovrebbe essere attentamente considerato nel layout. La miscelazione di varie messa a terra causerà un funzionamento instabile dell'alimentazione elettrica.

Secondo la "lista di controllo PCB", il contenuto include regole di progettazione, definizioni dei livelli, larghezze di linea, spaziatura, pad e tramite impostazioni. Dovrebbe inoltre concentrarsi sulla revisione della razionalità del layout del dispositivo, dell'instradamento delle reti elettriche e terrestri, dell'instradamento e della schermatura della rete di clock, del posizionamento e della connessione dei condensatori di disaccoppiamento, ecc.

Sette, output di progettazione

a. Gli strati che devono essere prodotti sono lo strato di cablaggio (strato inferiore), lo strato di serigrafia (compreso lo schermo di seta superiore, lo schermo di seta inferiore), la maschera di saldatura (maschera di saldatura inferiore), lo strato di perforazione (strato inferiore) e un file di perforazione (NC Drill).

b. Quando si imposta il livello del livello serigrafia, non selezionare Tipo di parte, selezionare il livello superiore (livello inferiore) e il contorno, il testo e la linea del livello serigrafia.

c. Quando si imposta il livello di ogni livello, selezionare il profilo della scheda. Quando si imposta il livello del livello serigrafia, non selezionare Tipo di parte e selezionare contorno, testo e linea del livello superiore (livello inferiore) e del livello serigrafia.

d. Quando si generano file di perforazione, utilizzare le impostazioni predefinite di PowerPCB e non apportare modifiche.