PCB 뉴스 - 일곱 가지 팁: PCB 전자기 문제를 피하는 방법?

전자기 호환성 (EMC) 및 관련 전자기 간섭 (EMI) 은 인쇄 회로 기판 설계 및 구성 요소 패키지의 축소로 인해 시스템 설계 엔지니어, 특히 PCB 레이아웃 및 설계 엔지니어의 관심이 항상 필요했습니다.

EMC는 PCB 설계에서 전자기 에너지의 생성, 전파 및 수신과 밀접한 관련이 있습니다.전자기 에너지는 여러 소스에서 혼합되기 때문에 서로 다른 회로, 배선, 천공 및 PCB 재료가 함께 작동할 때 신호가 호환되고 상호 간섭되지 않도록 특히 조심해야 합니다.

반면에 EMI는 EMC 또는 불필요한 전자기 에너지로 인해 발생하는 파괴적인 영향입니다.이러한 전자기 환경에서 PCB 설계자는 간섭을 일으키기 위해 전자기 에너지의 발생을 줄여야 한다.

PCB 설계에서 전자기 문제를 방지하는 7가지 팁은 다음과 같습니다.

팁 1: PCB 접지

EMI를 낮추는 중요한 방법 중 하나는 PCB 접지를 설계하는 것입니다.단계는 PCB 보드 전체 면적 내의 접지 면적을 가능한 한 넓게 하여 발사, 교란, 소음을 줄일 수 있도록 하는 것이다.각 부품을 지면이나 접지층에 연결할 때는 반드시 조심해야 한다. 그렇지 않으면 접지층의 신뢰할 수 있는 중화작용을 충분히 이용할 수 없다.

특히 복잡한 PCB 설계에는 몇 가지 안정적인 전압이 있습니다.이상적인 상황에서 각 참조 전압은 모두 자신의 접지층을 가지고 있다.그러나 접지층이 너무 많으면 PCB의 제조 비용이 증가하고 가격이 너무 높아집니다.절충안은 3~5개의 다른 위치에 접지층을 사용하는 것으로 각 위치에 여러 접지 부분이 포함될 수 있다.이는 보드의 제조 비용을 제어할 뿐만 아니라 EMI와 EMC도 감소시킵니다.

EMC 를 구축하려면 임피던스 방지 접지 시스템이 중요합니다.다중 계층 PCBS에는 낮은 임피던스를 가지고 있으며 역방향 신호원으로 전류 경로를 제공 할 수 있기 때문에 구리 평형 또는 산란 도난 계층이 아닌 신뢰할 수있는 도난 계층이 있습니다.

다층 PCBS의 EMC 문제를 해결하기 위해 구리 평형 또는 분산 도난 계층이 아닌 고체 도난 계층이 있습니다.

신호가 지구로 돌아오는 데 걸리는 시간도 중요하다.신호와 소스 사이의 시간은 같아야 합니다.그렇지 않으면 안테나와 비슷한 현상이 나타나고 방사능 에너지가 EMI의 일부가 될 것입니다.이와 유사하게 신호원으로부터의 전류 경로는 가능한 한 짧아야 합니다.소스 경로와 반환 경로의 길이가 같지 않으면 접지 바운스가 나타나고 EMI가 생성됩니다.

신호가 신호원에 들어오는 시간이 동기화되지 않으면 안테나와 비슷한 현상이 나타나 에너지를 방사하고 EMI를 초래한다.

팁 2: EMI 구분

EMI의 차이로 인해 좋은 EMC 설계 규칙은 아날로그 회로와 디지털 회로를 분리하는 것입니다.고전류 또는 고전류의 아날로그 회로는 고속 케이블 연결 또는 스위치 신호에서 멀리 떨어져 있어야 합니다.가능하다면, 그것들은 접지 신호의 보호를 받아야 한다.다중 계층 PCBS에서 아날로그 케이블은 단일 접지 및 스위치 케이블 또는 높이

h속 접선은 따로 접지해야 한다.그 결과 서로 다른 성질의 신호가 분리되었다.

주변 라우팅에 결합된 고주파 노이즈는 때때로 로우 패스 필터로 제거할 수 있습니다.필터는 노이즈를 억제하고 안정된 전류를 반환합니다.아날로그 신호와 디지털 신호의 접지를 분리하는 것은 매우 중요하다.아날로그 회로와 디지털 회로는 독특한 특성을 가지고 있기 때문에 그것들을 분리하는 것이 매우 중요하다.디지털 신호는 디지털 접지가 있어야 하며, 아날로그 신호는 아날로그 접지에서 종료되어야 한다.

디지털 회로 설계에서 숙련된 PCB 레이아웃과 설계 엔지니어는 고속 신호와 시계에 특히 관심을 기울입니다.고속에서 신호와 시계는 가능한 한 짧고 지면에 접근해야 한다. 앞에서 말한바와 같이 이는 교란, 소음과 복사를 통제할수 있는 범위내에서 유지하게 된다.

디지털 신호도 전원 평면에서 멀리 떨어져 있어야 합니다.거리가 너무 가까우면 소음이나 감응이 생겨 신호가 약화될 수 있다.

팁 3: 인터럽트 및 경로설정이 중점

배선은 전류의 정상적인 흐름을 확보하는 데 특히 중요하다.만약 전류가 발진기나 기타 유사한 설비에서 온다면, 전류와 접지를 분리하거나 전류를 다른 선로와 병렬하지 못하게 하는 것이 특히 중요하다.두 개의 병렬 고속 신호는 EMC와 EMI, 특히 간섭을 발생시킵니다.저항 경로는 짧아야 하고 회로 전류 경로는 가능한 한 짧아야 한다.반환 경로의 길이는 전송 경로의 길이와 같아야 합니다.

EMI의 경우 하나는 침입 경로설정이라고 하고 다른 하나는 피해 경로설정이라고 합니다.전자기장의 존재로 인해, 전감과 커패시터의 결합은"피해자"배선에 영향을 미쳐"피해자 배선"에 양방향과 역방향 전류를 발생시킨다.이를 통해 송수신되는 신호의 길이가 거의 같은 안정적인 환경에서 문파가 발생한다.

균형적이고 안정적인 배선 환경에서 감응 전류는 서로 상쇄하여 직렬 교란을 제거해야 한다.그러나 우리는 불완전한 세상에 살고 있으며 이는 일어나지 않았습니다.따라서 모든 간섭을 한 수준으로 유지하는 것이 목표여야 합니다.직렬의 영향은 평행선 사이의 폭이 선 너비의 두 배인 경우 까지 감소할 수 있습니다. 예를 들어, 선 너비가 5밀이면 두 평행선 사이의 거리가 10밀이나 더 커야 합니다.

새로운 재료와 구성 요소가 등장함에 따라 PCB 설계자는 전자기 호환성과 간섭 문제를 해결하기 위해 계속 노력해야 한다.

팁 4: 디커플링 콘덴서

디커플링 콘덴서는 직렬 교란의 불리한 영향을 감소시켰다.장치의 전원 공급 장치 핀과 접지 핀 사이에 위치하여 저AC 임피던스를 보장하고 소음과 간섭을 줄여야 합니다.넓은 주파수 범위 내에서 저임피던스를 실현하기 위해서는 여러 개의 디커플링 콘덴서를 사용해야 한다.

직렬 교란은 구형 메쉬 패턴 주위에 디커플링 콘덴서를 사용하여 줄일 수 있습니다.(사진: NexLogic) 디커플링 콘덴서를 배치하는 중요한 원칙 중 하나는 콘덴서 값의 콘덴서를 가능한 한 장치에 가까운 위치에 배치하여 배선에 대한 감지 영향을 줄이는 것입니다.특정 콘덴서는 가능한 한 장치의 전원 핀이나 전원 케이블에 가까운 위치에 배치되며 콘덴서의 용접 디스크는 구멍이나 접지에 직접 연결됩니다.케이블이 긴 경우 여러 개의 구멍을 사용하여 접지 임피던스를 보장합니다.

팁 5: 90° 각도 피하기

EMI를 줄이기 위해 직각에서 방사선이 발생하기 때문에 경로설정, 천공 및 기타 부품이 90 ° 각도를 형성하지 않도록 합니다.이 각도에서는 커패시터가 증가하고 특성 임피던스가 변경되어 반사가 발생하여 EMI가 발생합니다.90 ° 각도를 피하려면 최소 두 개의 45 ° 각도를 각도로 경로설정해야 합니다.

팁 6: 구멍 조심

거의 모든 PCB 레이아웃에서 서로 다른 레이어 간의 전도성 연결을 제공하기 위해 피어싱을 사용해야 합니다.PCB 레이아웃 엔지니어는 구멍을 통해 발생하는 전기 감각과 용량으로 인해 특히 조심해야 합니다.경로설정된 구멍에 따라 특성 임피던스가 변경되기 때문에 일부 경우에는 특성 임피던스도 반영됩니다.

천공은 선로의 길이를 증가시켜 일치해야 한다는 점도 기억해야 한다.차동 케이블을 사용하는 경우 가능한 한 구멍이 뚫리지 않도록 해야 합니다.이를 피할 수 없는 경우 신호 및 반환 경로의 지연을 보상하기 위해 두 경로 모두에 피어싱을 사용해야 합니다.

팁 7: 케이블 및 물리적 차폐

디지털 회로와 아날로그 전류를 호스팅하는 케이블은 기생 콘덴서와 센서를 생성하여 EMC와 관련된 많은 문제를 야기합니다.쌍교선을 사용하면 결합 수준이 낮게 유지되어 자기장이 제거됩니다.고주파 신호의 경우 EMI 간섭을 제거하기 위해 차폐 케이블의 앞면과 뒷면을 모두 접지해야 합니다.

물리적 차폐는 시스템 전체 또는 일부를 덮고 EMI가 PCB 회로에 진입하는 것을 방지하는 금속 패키지입니다.이 차폐는 안테나 회로의 크기를 줄이고 EMI를 흡수하는 폐쇄된 접지 전도 용기 역할을 합니다.