PCB 블로그 - PCB 보드 설계에서 전자기 문제를 방지하는 7가지 팁

전자기 호환성 및 관련 전자기 간섭은 시스템 설계 엔지니어들이 특히 오늘날 PCB 보드 설계 및 어셈블리 패키지가 위축되는 세계와 원시 장비 제조업체들이 더 빠른 시스템을 요구하는 상황에서 주의를 기울여야 했습니다. PCB 레이아웃 및 설계 엔지니어들의 골칫거리입니다.전자기 호환성은 전자기 에너지의 생성, 전파 및 수신과 밀접한 관련이 있으며 PCB 보드 설계에서 전자기 호환성은 필요하지 않습니다.전자기 에너지는 혼합된 여러 소스에서 나오기 때문에 서로 다른 회로, 흔적선, 구멍 통과 및 PCB 보드 재료가 함께 작동할 때 다양한 신호가 호환되고 상호 간섭되지 않도록 특별히 조심해야 합니다.반면 EMI는 EMC 또는 불필요한 전자기 에너지에 의해 발생하는 파괴적인 영향입니다.이러한 전자기 환경에서 PCB 보드 설계자는 전자기 에너지 발생을 줄여 간섭을 최소화해야 한다.

PCB 보드 설계에서 전자기 문제를 방지하는 7 가지 팁은 다음과 같습니다.

팁 1: PCB 접지

EMI를 낮추는 중요한 방법 중 하나는 PCB 보드의 접지 평면을 설계하는 것입니다.첫 번째 단계는 PCB 보드의 전체 면적에서 가능한 한 접지 면적을 넓히는 것입니다. 이렇게 하면 발사, 인터럽트, 소음을 줄일 수 있습니다.각 부품을 접점이나 접점에 연결할 때는 반드시 특별히 조심해야 한다. 그렇지 않으면 신뢰할 수 있는 접점의 중화 작용을 충분히 이용할 수 없다.특히 복잡한 PCB 보드는 몇 가지 안정적인 전압을 가지도록 설계되었습니다.각 참조 전압에는 적합한 접지 평면이 있는 것이 이상적입니다.그러나 접지 평면이 너무 많으면 PCB 보드의 제조 비용이 증가하고 가격이 너무 높아집니다.절충안은 3~5개의 다른 위치에 접지 평면을 사용하는 것으로 각 위치에 여러 개의 접지 부분을 포함할 수 있다.이는 보드의 제조 비용을 제어할 뿐만 아니라 EMI와 EMC도 감소시킵니다.EMC 를 작게 유지하려면 저임피던스 접지 시스템이 중요합니다.다층 PCB에서는 구리 평형 블록이나 산란 접지 평면이 아닌 실속 접지 평면을 갖는 것이 좋습니다. 저항이 낮고 전류 경로를 제공하며 역방향 신호의 좋은 원천이기 때문입니다.다층 PCB의 EMC 문제를 해결하기 위해서는 구리를 훔치거나 산란된 접지 평면이 아닌 실속 접지 평면이 필요합니다.신호가 지상으로 돌아오는 데 걸리는 시간의 길이도 중요하다.신호가 소스에서 도착하는 시간과 비교할 수 있어야합니다. 그렇지 않으면 안테나와 비슷한 현상이 나타나고 방사선 에너지가 EMI의 일부가 될 것입니다.또한 전류를 신호원으로 전송/신호원에서 전류를 전송하는 흔적선은 가능한 한 짧아야 하며, 소스와 반환 경로의 길이가 같지 않으면 접지 반등이 발생하여 EMI가 발생한다.신호의 진입과 소스를 벗어나는 시간이 동기화되지 않으면 안테나와 비슷한 현상이 나타나 에너지를 방사하고 EMI를 초래한다.

팁 2: EMI 구분

EMI가 다르기 때문에 좋은 EMC 설계 규칙은 아날로그 회로와 디지털 회로를 분리하는 것입니다.암페어나 전류가 높은 아날로그 회로는 고속 흔적선이나 스위치 신호에서 멀리 떨어져 있어야 한다.가능한 경우 접지 신호를 사용하여 보호해야 합니다.다층 PCB에서 아날로그 흔적선은 한 접지평면에 배선하고 스위치나 고속 흔적선은 다른 접지면에 위치해야 한다.따라서 서로 다른 특성의 신호가 분리됩니다.로우 패스 필터는 주변 경로와 결합된 고주파 노이즈를 제거하는 데 사용될 수 있습니다.필터는 잡음을 억제하고 안정된 전류를 반환합니다.아날로그 신호와 디지털 신호의 접지층을 분리하는 것이 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 경험이 풍부한 PCB 보드 레이아웃과 설계 엔지니어는 고속 신호와 시계에 특히 관심을 기울입니다.고속에서 신호와 시계는 가능한 한 짧고 접지 평면과 인접해야 한다. 왜냐하면 앞에서 말한 바와 같이 접지 평면은 교란, 소음, 복사를 제어할 수 있기 때문이다.디지털 신호도 전원 평면에서 멀리 떨어져 있어야 한다.거리가 가까우면 소음이나 감응이 생겨 신호가 약화될 수 있다.

팁 3: 만담과 흔적이 포인트

흔적선은 적당한 전류 흐름을 확보하는 데 특히 중요하다.만약 전류가 발진기나 기타 류사한 설비에서 온다면 전류와 접지평면을 분리하거나 다른 흔적선과 병렬로 운행하지 않는 전류를 유지하는것이 특히 중요하다.두 개의 병렬 고속 신호는 EMC와 EMI, 특히 간섭을 발생시킵니다.저항 경로는 짧아야 하고 반환 전류 경로는 가능한 짧아야 합니다.반환 경로 추적의 길이는 전송 추적의 길이와 같아야 합니다.EMI의 경우 하나는'공격자 궤적', 다른 하나는'피해자 궤적'으로 불린다.전자기장의 존재로 인해, 전감과 커패시터의 결합은"피해자"흔적선에 영향을 미쳐"피해자 흔적선"에 양방향과 역방향 전류를 발생시킨다.이 경우 신호의 송신과 수신 길이가 거의 같은 안정적인 환경에서 파문이 발생한다.안정된 흔적선이 있는 균형이 좋은 환경에서 감응전류는 서로 상쇄하여 교란을 제거해야 한다.그러나 우리는 불완전한 세상에 살고 있으며 그런 일은 일어나지 않습니다.그러므로 우리의 목표는 모든 흔적의 교란을 아주 작은 수준으로 유지하는 것이어야 한다.만약 평행적선 사이의 너비가 적선 너비의 두 배라면 교란의 영향은 최소화할 수 있다.예를 들어 이력선 너비가 5밀이면 두 평행선 사이의 작은 거리는 10밀이 이상이어야 한다.새로운 재료와 새로운 구성 요소가 계속 등장함에 따라 PCB 보드 설계자도 전자기 호환성과 간섭 문제를 계속 처리해야 한다.

팁 4: 디커플링 콘덴서

디커플링 커패시터는 직렬의 불필요한 영향을 줄이므로 장치의 전원 핀과 접지 핀 사이에 배치하여 저교류 임피던스를 확보하고 소음과 직렬을 줄여야 한다.넓은 주파수 범위 내에서 저임피던스를 실현하기 위해서는 여러 개의 디커플링 콘덴서를 사용해야 한다.격자 패턴 주위에 디커플링 커패시터를 사용하면 직렬 교란을 줄일 수 있습니다.디커플링 콘덴서를 배치하는 중요한 경험 법칙 중 하나는 소치 콘덴서를 가능한 한 설비에 가까운 위치에 놓아 흔적선에 대한 감지 영향을 줄이는 것이다.이 특정 콘덴서는 가능한 한 부품의 전원 핀이나 전원 흔적선에 가깝게 배치되고 콘덴서의 용접판을 구멍이나 접지 평면에 직접 연결합니다.동선이 길면 접지 임피던스가 낮도록 오버홀을 여러 개 사용합니다.

팁 5: 90도 각도 피하기

EMI를 줄이기 위해 직각에서 방사선이 발생하기 때문에 90 ° 각도의 흔적선, 오버홀 및 기타 어셈블리가 형성되지 않도록 합니다.이 코너에서는 커패시터가 증가하고 특성 임피던스가 변경되어 반사를 일으키며 EMI를 일으킵니다.90 ° 각도를 피하기 위해, 흔적선은 적어도 두 개의 45 ° 각도가 있는 각도로 경로설정해야 한다.

팁 6: 구멍 사용 주의

거의 모든 PCB 보드 레이아웃에서 구멍을 사용하여 서로 다른 레이어 간의 전도성 연결을 제공해야 합니다.PCB 레이아웃 엔지니어는 구멍을 통과하면 전기 감각과 용량이 생성되기 때문에 특히 조심해야 한다.경우에 따라서는 이력선에 구멍을 통과하면 특성 임피던스가 변경되기 때문에 반사가 발생하기도 합니다.또한 구멍을 통과하면 흔적선의 길이가 증가하고 일치해야 한다는 것을 기억하십시오.차동 흔적선의 경우 가능한 한 구멍을 넘지 않도록 해야 한다.불가피하면 신호와 반환 경로의 지연을 보상하기 위해 두 개의 흔적선에 구멍을 사용해야 한다.

팁 7: 케이블 및 물리적 마스킹

디지털 회로 및 아날로그 전류를 호스팅하는 케이블은 많은 EMC 관련 문제를 야기하는 기생 용량 및 인덕션을 생성합니다.쌍교선을 사용하면 결합 수준이 낮게 유지되어 자기장이 제거됩니다.고주파 신호의 경우 EMI 간섭을 제거하기 위해 전면 및 배경과 함께 차폐 케이블을 사용해야 합니다.물리적 차폐는 EMI가 PCB 보드의 회로에 진입하는 것을 방지하기 위해 시스템 전체 또는 일부를 금속으로 패키지하는 것입니다.이 차폐는 안테나 회로의 크기를 줄이고 EMI를 흡수하는 폐쇄된 접지 전도 용기와 같습니다.