PCB 블로그 - PCB 보드 설계의 EMC/EMI 제어 기술

디지털 회로 PCB 보드 설계의 EMI 제어 기술을 소개했다.집적회로 부품의 집적도가 높아지고 설비가 점차 소형화되고 부품의 속도가 높아짐에 따라 전자제품에서의 EMI 문제도 더욱 심각해졌다.시스템 장치 EMC/EMI 설계의 관점에서 볼 때, 장치 PCB 보드 설계 단계에서 EMC/EMI 문제를 처리하는 것은 시스템 장치를 전자기 호환 표준에 도달시키는 효과적이고 비용 효율적인 수단이다.전자기 간섭의 발생과 억제 원리 전자기 간섭원은 결합 경로를 통해 에너지를 민감한 시스템에 전달한다.그것은 세 가지 기본 형식을 포함한다: 도선이나 공공 접지를 통한 전도, 공간을 통한 복사 또는 근거리를 통한 결합.EMI의 위험은 전송 신호의 품질을 떨어뜨리고 회로 또는 장치에 간섭 또는 심지어 손상을 초래하여 장치가 전자기 호환 표준에 규정된 기술 지표 요구에 도달 할 수 없도록 하는 것입니다.EMI를 억제하기 위해 디지털 회로의 EMI 설계는 관련 EMC/EMI 기술 사양에 따라 표시기를 단일 보드 회로로 분해하고 단계적으로 제어하는 원칙에 따라 수행되어야 합니다.EMI의 간섭 소스, 에너지 결합 경로 및 민감한 시스템의 세 가지 요소에서 제어하여 회로가 평평한 주파수 응답을 가지도록 하고 회로의 정상적인 안정적인 작동을 보장합니다.장비 전면 설계부터 EMC/EMI 설계에 중점을 두고 설계 비용을 절감합니다.

2. 디지털 회로 PCB 보드의 EMI 제어 기술은 다양한 형태의 EMI를 처리할 때 구체적인 문제를 분석해야 한다.디지털 회로의 PCB 보드 설계에서 EMI 제어는 다음과 같은 몇 가지 측면에서 가능하다. 2.1 장치 선택은 EMI 설계에서 가장 먼저 선택한 장치의 속도를 고려해야 한다.어떤 회로든 상승시간이 5ns인 부품을 2.5ns인 부품으로 대체하면 EMI가 약 4배 증가한다.EMI의 복사 강도는 주파수의 제곱에 정비례한다. EMI 주파수 (fknee) 는 EMI 발사 대역폭이라고도 한다. 이것은 신호 주파수의 함수가 아니라 신호 상승 시간의 함수이다. fknee = 0.35/Tr (그 중 Tr는 부품의 신호 상승 시간) 이다.이 유형의 방사선 EMI는 주파수 범위가 30MHz에서 몇 GHz이며 주파수 대역에서는 파장이 매우 짧아 회로 기판의 매우 짧은 배선으로도 송신 안테나가 될 수 있습니다.EMI가 높을 때 회로는 정상적인 기능을 잃는 경우가 많습니다.따라서 부품 선택에 있어서 회로 성능 요구를 보장하는 전제하에 가능한 한 저속 칩을 사용하고 적합한 구동/수신 회로를 사용해야 한다.또한 부품의 지시선 핀은 기생 감지와 기생 용량을 가지고 있기 때문에 고속 설계에서 부품 패키징 형식이 신호에 미치는 영향은 무시할 수 없다. 왜냐하면 그것은 EMI 복사의 중요한 요소이기 때문이다.일반적으로 SMD 부품의 기생 매개변수는 플러그인 부품보다 작고, BGA 패키지의 기생 매개변수도 QFP 패키지보다 작다. 2.2 커넥터의 선택과 신호 단자의 정의 커넥터는 고속 신호 전송의 핵심 부분이자 EMI를 생성하기 쉬운 취약한 부분이다.커넥터의 단자 설계에서 더 많은 접지 핀을 배치하여 신호와 땅 사이의 거리를 줄이고 커넥터에서 방사선을 생성하는 유효한 신호 루프 면적을 줄이며 저임피던스 반환 경로를 제공할 수 있습니다.필요한 경우 접지 핀으로 일부 핵심 신호를 격리하는 것을 고려할 수 있다. 2.3 계층 압력은 비용이 허락하는 전제하에 접지층의 수를 늘리고 신호층을 접지층 옆에 배치하도록 설계돼 EMI 방사능을 줄일 수 있다.고속 PCB 보드의 경우 전원 및 접지 평면이 긴밀하게 결합되어 전원 임피던스를 감소시켜 EMI를 낮춥니다. 2.4 레이아웃은 신호 전류에 따라 신호 간 간섭을 줄일 수 있는 합리적인 레이아웃입니다.올바른 레이아웃은 EMI를 제어하는 열쇠입니다.레이아웃의 기본 원칙은 아날로그 신호는 디지털 신호의 간섭을 받기 쉽고 아날로그 회로는 디지털 회로와 분리되어야 한다는 것이다.시계선은 간섭과 복사의 주요 원천이므로 민감한 회로를 멀리하고 시계 흔적선을 짧게 유지해야 한다;방열 회로는 가능한 한 판의 중심 구역에 있는 것을 피해야 하며, 동시에 방열과 복사의 영향을 고려해야 한다;커넥터는 가능한 한 보드 한쪽에 배치하고 고주파 회로에서 멀리 떨어져 있어야 합니다.입력/출력 회로는 대응하는 커넥터에 가깝고, 디커플링 콘덴서는 대응하는 전원 핀에 가깝다;전력 구분 레이아웃의 타당성을 충분히 고려하여 다중 전력 부품은 전력 구분 영역의 경계에 걸쳐 배치하여 평면 구분이 EMI에 미치는 영향을 효과적으로 줄여야 한다;2.5 임피던스 제어: 고속 신호선은 전송선의 특성을 가지고 있으며 신호 반사, 과충, 벨을 피하고 EMI 복사를 줄이기 위해 임피던스 제어가 필요합니다.신호를 분류하고 서로 다른 신호(아날로그 신호, 시계 신호, I/O 신호, 버스, 전원 등)의 EMI 복사 강도와 민감도에 따라 가능한 한 교란원을 민감한 시스템과 분리하여 결합을 줄인다.클럭 신호(특히 고속 클럭 신호)의 흔적선 길이, 오버홀 수, 교차 파티션, 터미널, 배선층, 귀환 경로 등을 엄격히 제어한다. 신호 루프, 즉 신호가 신호로 유출돼 형성되는 루프는 PCB 보드 설계에서 EMI 제어의 관건으로 배선할 때 반드시 제어해야 한다.각 중요 신호의 흐름을 이해하려면 중요 신호를 루프 면적을 보장하기 위해 반환 경로에 가까운 위치로 라우팅합니다.저주파 신호의 경우 전류가 저항기를 통과하는 경로;고주파 신호의 경우 저항기가 아닌 고주파 전류가 센서의 경로를 통과하게 합니다.차형 복사의 경우 EMI 복사 강도 (E) 는 전류, 전류 회로의 면적 및 주파수의 제곱에 비례합니다.(여기서 I는 전류, A는 루프 면적, f는 주파수, r는 루프 중심까지의 거리, k는 상수.) 따라서 센서 반환 경로가 신호선 아래에 딱 맞을 때 전류 루프 면적을 줄여 EMI 방사 에너지를 줄일 수 있다.중요 신호는 세그먼트 영역을 통과할 수 없습니다.고속 차분 신호 흔적선은 가능한 한 긴밀하게 결합해야 한다.벨트 선, 마이크로 벨트 선 및 참조 평면이 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.디커플링 콘덴서의 지시선은 짧고 넓어야 한다.모든 신호 흔적선은 가능한 한 회로판 가장자리에서 멀리 떨어져야 한다.다중 접속 네트워크의 경우 적절한 토폴로지 구조를 선택하여 신호 반사를 줄이고 EMI 송신을 줄입니다. 2.6 전원 평면의 분할 처리는 전원 계층을 구분합니다. 주 전원 평면에 하나 이상의 하위 전원이 있을 경우 각 전원 영역의 연속성과 충분한 동박 너비가 일치해야 합니다.