PCB技術 - PCB回路におけるEMC設計

伝送速度 高速PCB 設計・配線システムが着実に加速, しかし、それはまた、特定の反干渉の脆弱性をもたらします. これは情報伝達の頻度が高いからである, 増加した信号感度, そして、彼らのエネルギーは弱くなり、弱くなっている. この時に, 配線システムは干渉を受けやすい. 干渉はどこでも. ケーブルと器材は他の構成要素と干渉するか、干渉の他の源によって真剣に干渉されます, コンピュータの画面, 携帯電話, 電動機, ラジオ放送設備, データ伝送と電源ケーブル, etc. 加えて, 潜在的盗難, サイバー犯罪, そして、UKPケーブル情報伝達の彼らの遮断が大きな損害と損失を引き起こすので、ハッカーは増加しています.

EMCデザイン PCB回路

接地設計

静電放電が発生すると、できるだけ早く接地を迂回させることができ、内部回路に直接侵入しない。例えば、内部回路が金属シャーシによってシールドされている場合、シャーシは接地され、接地抵抗はできるだけ小さくなければならず、したがって、放電電流は、シャーシの外層から接地に流れ込むことができ、同時に、電流を流すことができる。周辺回路の放電による外乱は、内部回路に影響を与えずに接地される。金属シャーシでは、シャシ内の回路は通常、I／Oケーブル、電力線等を介して接地されている。静電気放電がシャーシに発生すると、シャーシの電位が上昇し、内部回路は接地され、電位は接地電位の近くに残る。このとき、シャーシと回路との間には大きな電位差がある。これにより、シャーシと回路との間に二次アークが生じる。回路に損害を引き起こしてください。回路とハウジングとの距離を大きくすることにより、2次アークの発生を回避することができる。回路とハウジングとの間の距離を増大させることができない場合、接地された金属バッフルをハウジングと回路との間に追加して、アークを遮断することができる。回路がシャシーに接続されるならば、それは1ポイントだけを通して接続されるべきです。電流が回路を流れるのを防ぐ。回路基板がシャーシにつながるポイントは、ケーブル入口にあるべきです。プラスチックケースでは接地の問題はない。

ケーブルデザイン

適切に設計されたケーブル保護システムは、システムのESD非感受性を改善するための鍵であり得る。ほとんどのシステムにおいて最大の「アンテナ」として、I／Oケーブルは、ESD干渉によって引き起こされる大きな電圧または電流に特に影響を受けやすい。他方、ケーブルシールドがシャシーグラウンドに接続されている場合、ケーブルはまた、ESD干渉のための低インピーダンス経路を提供する。ESD干渉エネルギーは、このチャネルを介してシステムグランドループから解放されることができるので、伝導結合を間接的に回避することができる。ESD干渉放射線のケーブルへの結合を低減するためには、線路長及びループ面積を小さくする必要があり、コモンモード結合を抑制し、金属シールドを使用する必要がある。入出力ケーブルはシールドケーブル，コモンモードチョーク，過電圧クランプ回路，ケーブルバイパスフィルタを用いることができる。ケーブルの両端では、ケーブルシールドはハウジングシールドに接続しなければなりません。コモンモードチョークを相互接続ケーブルに取り付けることによって、チョーク上の静電放電によって引き起こされるコモンモード電圧降下を他方の回路上で行うことができる。シールドケーブルで2つのキャビネットを接続する場合、ケーブルのシールド層を介して2つのキャビネットを接続し、2つのキャビネット間の電位差をできるだけ小さくすることができます。ここで、シャーシとケーブル遮蔽層との重なりは非常に重要である。ケーブルとケーブル遮蔽層の両端のシャーシの間に360の360°度ラップを強くお勧めします。

キーボードとパネル:

キーボードとコントロールパネルの設計は、放電電流が敏感な回路を通過することなく直接接地に流れることを保証しなければならない。絶縁されたキーボードでは、放電電流のための放電経路を提供するために、キーと回路との間に放電プロテクター（例えば金属ブラケット）を設置する必要がある。放電プロテクターは直接シャシーまたはラックに接続されなければならなくて、回路グラウンドに接続しなければなりません。もちろん、大きなノブ（オペレータと内部配線との距離を増やす）を用いることにより、静電放電を直接防止することができる。キーボードとコントロールパネルの設計は、放電電流が敏感な回路を通過することなく直接接地に到達するのを可能にしなければならない。絶縁シャフトと大きなノブの使用は、制御キーまたはポテンショメータへの放電を防ぐことができます。今日では、より多くの電子製品パネルが薄膜ボタンと薄膜ディスプレイ窓を使用している。フィルムが高電圧耐性絶縁材料でできているので、ESDが効果的に干渉を引き起こすためにつぼみおよびディスプレイ・ウィンドウで内部回路に入るのを防ぐことができる。加えて、キーボード・キーの大部分は、ESD干渉を効果的に防止することができる高電圧耐性絶縁フィルムからなるパッドを有する。

回路設計

装置の未使用の入力端子は、切断またはフローティング状態にあることは許されないが、適切な抵抗を直接または適切に接地または電源端子に接続されるべきである。一般に、外部装置に接続されたインターフェース回路は、保護回路を追加する必要があり、保護回路も備えている。マイクロコンピュータを例にとって、保護回路を構成するために考慮すべきリンクはシリアル通信インターフェース、パラレル通信インターフェース、キーボードインターフェース、ディスプレイインタフェースなどである。

フィルタ（シャントコンデンサまたは一連のインダクタンスまたは2つの組み合わせ）は、回路においてEMIを装置に結合するのを防ぐために使用されなければならない。入力が高いインピーダンスである場合、その低いインピーダンスが効果的に高入力インピーダンスを迂回するので、分路コンデンサフィルタは最も効果的である。より近いシャント・コンデンサは入力にある。入力インピーダンスが低い場合、一連のフェライトは最良のフィルタを提供することができ、これらのフェライトも可能な限り入力に近いはずである。

内部回路の保護対策を強化する。直接伝導静電放電干渉に苦しむ可能性があるポートについては、I / Oインターフェースで正と負の電源端子に直列または並列ダイオードの抵抗器を接続することができます。MOS管の入力端には100 KΩの抵抗器が直列接続され、出力端には1 KΩの抵抗器が直列に接続されて放電電流が制限される。TTL管の入力端は直列に22〜100Ωの抵抗器に接続され、出力端は直列に22〜47Ωの抵抗器に接続されている。アナログ管の入力端は100アンペアの1対1×100 k・□直列と直列に接続され、並列のダイオードを加えて放電電流を電源の正極または負極に分流し、アナログ管の出力端は100アンペアの抵抗に直列に接続されている。I／O信号線上の接地にコンデンサを設置することにより、インターフェースケーブルに誘導された静電気放電電流をシャーシに迂回させ、回路に流れ込むことを回避することができる。しかし、このコンデンサはシャシー上の電流を信号線に分かれる。このような状況を回避するために、バイパスコンデンサと回路基板との間にフェライトビーズを設置し、回路基板への経路のインピーダンスを増加させることができる。なお、コンデンサの耐圧は、要求に応じなければならない。静電放電の電圧は数千ボルトと高い。過渡保護ダイオードの使用は、静電放電に対しても効果的に保護することができるが、過渡的干渉の電圧はダイオードによって制限されるが、高周波干渉成分は減少しないことに留意すべきである。一般に、過渡保護ダイオードと並列に接続された高周波バイパスコンデンサは、高周波干渉を抑制する必要がある。回路設計及び回路基板配線に関しては、ゲート回路及びストローブパルスを使用する。この入力方法は静電気放電とストロボが同時に発生するときにのみ損傷を引き起こす。パルスエッジトリガ入力方法は、静電放電に起因する過渡現象に非常に敏感であり、使用すべきではない。

PCB設計:

良いPCB設計は、効果的にESD干渉の製品への影響を減らすことができます。これは電磁両立性設計におけるesd設計の重要な部分でもある。あなたはコースのその部分から詳細な指導を得ることができます。完成品に対する電磁両立性対策を実施する場合，pcbを再設計することは難しい（改良コストが高すぎる）ので，ここでは紹介しない。