정밀 PCB 제조, 고주파 PCB, 고속 PCB, 표준 PCB, 다중 계층 PCB 및 PCB 조립.
컴포넌트의 선택과 회로 설계뿐만 아니라 좋은 PCB 보드 설계도 전자기 호환성의 매우 중요한 요소입니다.PCB EMC 설계의 핵심은 환류 면적을 최소화하고 설계 방향으로 환류 경로가 이동할 수 있도록 하는 것입니다.일반적인 환류 문제는 참조 평면의 립, 참조 평면 레이어의 변환 및 통과 커넥터의 신호에서 발생합니다.점프 콘덴서나 디커플링 콘덴서는 몇 가지 문제를 해결할 수 있지만, 콘덴서, 구멍 통과, 용접판 및 흔적선의 전체 임피던스를 고려해야 한다.이 강좌에서는 PCB 보드 계층화 정책, 레이아웃 기법, 케이블 연결 규칙 등 EMC의 PCB 보드 설계 기술에 대해 설명합니다.
1. PCB 보드 계층화 정책
회로 기판 설계에서 회로 기판의 두께, 구멍 통과 공정 및 층수는 문제 해결의 열쇠가 아닙니다.뛰어난 계층형 스택은 전원 공급 장치 모선의 바이패스와 디커플링을 보장하여 전원 평면이나 접지 평면의 순간적 전압이 영향을 받지 않도록 하기 위한 것입니다.신호와 전원 전자장을 차단하는 열쇠.신호 라우팅의 관점에서 볼 때, 좋은 계층화 전략은 모든 신호 흔적선을 전원 또는 접지층 옆의 한 층 또는 몇 층에 배치하는 것입니다.전력에 대해 좋은 계층화 전략은 전력층이 지상층과 인접해 있고 전력층과 지상층 사이의 거리가 가능한 한 작아야 한다. 이것이 바로 우리가 말하는"계층화"전략이다.좋은 PCB 계층화 전략을 구체적으로 살펴보겠습니다.
1) 경로설정 레이어의 투영 평면은 해당 회류 평면 레이어 영역 내에 있어야 합니다.경로설정 레이어가 평면 레이어로 반환되는 투영 영역 내에 있지 않으면 경로설정 시 투영 영역 외부에 신호선이 있어 가장자리 복사 문제가 발생하며 신호 루프 면적이 증가하여 차형 복사가 증가합니다.
2) 인접한 경로설정 레이어를 설정하지 않도록 합니다.인접한 경로설정 레이어의 평행 신호 흔적은 신호 간섭을 초래하기 때문에 인접한 경로설정 레이어를 피할 수 없는 경우 두 경로설정 레이어 사이의 간격을 적당히 늘리고 경로설정 레이어와 신호 루프 사이의 간격을 줄여야 합니다.
3) 인접한 평면 레이어는 투영 평면이 겹치지 않도록 해야 합니다.투영이 중첩되면 레이어 간의 결합 커패시터가 레이어 간의 노이즈를 서로 결합하기 때문입니다.
2. 다중 레이어 보드 설계:
당시 시계의 주파수가 5MHz를 초과하거나 신호상승시간이 5ns보다 작을 때 신호환로면적을 잘 통제하기 위해서는 일반적으로 다층판설계를 사용해야 한다.다중 레이어를 설계할 때는 다음 사항에 유의해야 합니다.
1) 핵심 경로설정 레이어 (시간선, 버스, 인터페이스 신호선, 무선 주파수, 재설정 신호선, 칩 선택 신호선 및 다양한 제어 신호선이 있는 레이어) 는 완전한 접지 평면과 인접해야 하며 두 접지 평면 사이에 있는 것이 좋습니다.관건적인 신호선은 일반적으로 강한 복사 또는 극히 민감한 신호선으로서 접지평면에 접근하여 배선하면 신호회로의 면적을 줄이고 그 복사강도를 낮추거나 교란방지능력을 제고할수 있다.
2) 전원 평면은 인접 평면을 기준으로 축소해야 합니다 (권장값 5H~20H).반환 평면에 비해 전원 평면을 축소하면 가장자리 복사 문제를 효과적으로 억제할 수 있습니다.또한 보드의 주요 작동 전원 평면 (널리 사용됨) 은 접지 평면에 근접하여 전원 전류의 루프 면적을 효과적으로 줄여야 합니다.
3) 보드의 최상위 및 하단에 50MHz 신호선이 없는지 확인합니다.그렇다면 두 평면층 사이에 고주파 신호를 라우팅하여 우주로의 복사를 억제합니다.
3. 단일 및 이중 플레이트 설계:
단층판과 이중판의 설계에 있어서 주로 관건적인 신호선과 전원선의 설계에 주의를 돌려야 한다.전원 입력선과 평행 입력선 부근에는 반드시 접지선이 있어야 전원 전류 회로의 면적을 줄일 수 있다.부트 지선은 단일 레이어의 핵심 신호선 양쪽에 배치되어야 합니다.이층판의 관건적인 신호선의 투영평면에는 대면적의 지면이 있어야 하거나 단층판과 같은 방식으로"안도지선"을 설계해야 한다.핵심 신호선 양쪽의"보호지"는 한편으로는 신호 루프 면적을 줄일 수 있으며, 신호선과 기타 신호선 사이의 교란을 방지할 수 있다.
4. PCB 보드 레이아웃 기법
PCB 보드의 레이아웃을 설계할 때는 신호 흐름 방향을 따라 직선으로 배치하는 설계 원칙을 충분히 준수하고 가능한 한 왕복 순환을 피해야 한다.이런 방식으로 신호의 직접적인 결합을 피할 수 있고 신호의 질도 영향을 받을 것이다.또한 회로와 전자 컴포넌트 간의 상호 간섭과 결합을 방지하기 위해 회로 배치 및 컴포넌트 레이아웃은 다음 지침을 따라야 합니다.
1) 커넥터가 보드에 깨끗한 바닥이 있도록 설계된 경우 필터링 및 격리 장치는 깨끗한 땅과 작업 바닥 사이의 분리대에 배치되어야합니다.이것은 필터링 또는 격리 장치가 평면 계층을 통해 서로 결합하는 것을 방지하여 효과를 손상시킵니다.또한 필터링 및 보호 장치 외에 다른 장치를 배치할 수 없는"깨끗함"입니다.
2) 다양한 모듈식 회로가 동일한 PCB 보드에 배치되면 디지털 회로와 아날로그 회로, 고속 회로 및 저속 회로가 분리되어 디지털 회로, 아날로그 회로, 저속 회로 및 고속 회로 간의 상호 간섭을 피해야 합니다.또한 회로판에 고속, 중속, 저속 회로가 동시에 있을 때 고주파 회로 소음이 인터페이스를 통해 외부로 방사되는 것을 피하기 위해서다.
3. 회로기판 전원 입력 포트의 필터 회로는 필터 후의 회선이 다시 결합되지 않도록 인터페이스에 가까이 배치해야 한다.
4.인터페이스 회로의 필터, 보호 및 격리 장치는 인터페이스에 가까이 배치하여 보호, 필터 및 격리 효과를 효과적으로 달성 할 수 있습니다.인터페이스에 필터 및 보호 회로가 모두 있는 경우 선 보호 후 필터의 원칙을 따릅니다.보호 회로는 외부 과전압 및 과전류 억제에 사용되기 때문에 보호 회로를 필터 회로 뒤에 놓으면 과전압과 전류로 인해 필터 회로가 손상됩니다.또한 회로의 입력과 출력선이 서로 결합되어 필터링, 격리 또는 보호 효과가 감소합니다.레이아웃할 때 필터 회로 (필터), 격리 및 보호 회로의 입력 및 출력 회선이 서로 결합되지 않도록 합니다.
5) 민감한 회로 또는 장비 (예: 재설정 회로 등) 는 보드의 각 가장자리에서 최소 1000 밀의 귀, 특히 보드 인터페이스 측면의 가장자리에서 떨어져 있습니다.
6) 에너지 저장 및 고주파 필터 콘덴서는 큰 전류 회로의 회로 면적을 줄이기 위해 전원 모듈의 입력 및 출력 단자, 팬 및 릴레이와 같은 전류 변화가 큰 장치 회로 또는 장치 근처에 배치해야합니다.
7) 필터 컴포넌트를 병렬로 배치하여 필터 회로가 다시 방해받지 않도록 해야 합니다.
8) 결정체, 결정발진기, 계전기, 스위치전원 등 강한 복사설비는 단판인터페이스련결기에서 적어도 1000mil 떨어져있다.이런 방식으로 간섭은 외부로 직접 복사되거나 전류가 출력 케이블에서 결합하여 외부로 복사될 수 있다.
5.PCB 보드 경로설정 규칙
부속품 선택과 회로 설계 외에 좋은 인쇄 회로 기판 배치도 전자기 호환성의 매우 중요한 요소이다.PCB 보드는 시스템의 고유 구성 요소이기 때문에 PCB 보드 케이블의 전자기 호환성을 향상시키면 최종 제품에 추가 비용이 들지 않습니다.나쁜 PCB 레이아웃은 이러한 문제를 제거하는 대신 더 많은 EMC 문제를 야기할 수 있으며, 많은 경우 필터와 구성 요소를 추가해도 이러한 문제를 해결할 수 없다는 것을 누구나 기억해야 합니다.전체 보드를 다시 경로설정해야 합니다.따라서 처음에는 좋은 PCB 보드 배선 습관을 기르는 것이 돈을 절약하는 방법이다.다음은 PCB 보드 케이블 연결에 대한 일반적인 규칙 및 전원 코드, 바닥 및 신호 케이블의 설계 전략에 대해 설명합니다.이런 규정에 따라 전형적인 에어컨인쇄회로기판회로에 대해 개선조치를 제기하였다.
1) 연결 분리
배선 분리는 PCB와 같은 층의 인접 회선 사이의 직렬 교란과 소음을 결합하는 역할을 한다.3W 규범은 모든 신호 (시계, 비디오, 오디오, 재설정 등) 를 한 선에서 다른 선으로, 가장자리에서 가장자리로 격리해야 한다고 규정한다. 그림 10과 같다.자기 결합을 더 줄이기 위해 다른 신호선에서 발생하는 결합 노이즈를 격리하기 위해 핵심 신호 근처에 참조적으로 배치됩니다.
2) 보호 및 분류 회로
회로 및 보호선을 설정하는 것은 소음 환경에서 시스템 클럭 신호와 같은 중요한 신호를 격리하고 보호하는 매우 효과적인 방법입니다.PCB의 평행선 또는 보호선은 주요 신호선을 따라 경로설정됩니다.보호선은 다른 신호선에서 발생하는 결합 통량을 격리할 뿐만 아니라 핵심 신호와 다른 신호선의 결합도 격리한다.분류선과 보호선의 차이점은 분류선이 끝접지 (접지) 할 필요는 없지만 보호선의 양끝은 반드시 접지해야 한다는 것이다.결합을 더 줄이기 위해 다중 계층 PCB의 보호선은 구간마다 접지 경로를 추가할 수 있습니다.
3) 전원 코드 설계
회로 저항을 줄이기 위해 인쇄 회로 기판의 전류 크기에 따라 전원 코드의 폭을 최대한 늘립니다.또한 전원 코드와 지선의 방향을 데이터 전송 방향과 일치시켜 소음 방지 능력을 향상시키는 데 도움이 됩니다.단일 패널 또는 이중 패널에서 전원 코드가 긴 경우 각 3000mil마다 디커플링 콘덴서를 땅에 추가하고 콘덴서 값은 10uF+1000pF여야 합니다.
4) 지선 설계
지선 설계의 원칙은 다음과 같다.
a. 디지털 접지와 아날로그 접지를 분리한다.보드에 논리 회로와 선형 회로가 있는 경우 가능한 한 분리해야 합니다.저주파 회로의 접지는 가능한 한 단일 점에서 병렬 접지되어야 한다.실제 경로설정이 어려울 경우 부분적으로 연결한 다음 병렬로 접지할 수 있습니다.고주파 회로는 여러 개의 직렬 접지를 해야 하고, 지선은 짧아야 하며, 고주파 소자 주위는 가능한 한 대면적의 격자 모양의 접지박을 사용해야 한다.
b. 접지선은 가능한 두꺼워야 한다.접지선이 가늘면 전류의 변화에 따라 접지 전위가 바뀌어 소음 방지 성능을 떨어뜨린다.따라서 인쇄판에서 허용되는 전류의 3배를 통과할 수 있도록 접지선을 두껍게 해야 한다.가능하다면 접지선은 2~3mm보다 커야 한다.
c. 접지선이 폐쇄회로를 형성한다.디지털 회로로만 구성된 인쇄 회로 기판의 경우 대부분의 접지 회로가 하나의 회로에 배치되어 소음 방지 능력을 향상시킬 수 있습니다.
5) 신호선 설계
주요 신호선의 경우 보드에 내부 신호 경로설정 레이어가 있으면 시계와 같은 핵심 신호선이 내부 레이어에 경로설정되고 경로설정 레이어가 선택됩니다.또한 주요 신호선은 구멍 통과 및 용접 디스크로 인한 참조 평면 간격을 포함하여 파티션 영역을 통과할 수 없으며 그렇지 않으면 신호 루프 면적이 증가합니다.핵심 신호선은 참조 평면의 가장자리 3H(H는 선이 참조 평면에서 떨어진 높이)에서 떨어져 가장자리 복사 효과를 억제해야 합니다.시계선, 버스선, 무선주파수선 등 강한 복사신호선 및 재설정신호선, 칩선택신호선, 시스템제어신호 등 민감한 신호선에 대해서는 인터페이스출력신호선을 멀리해야 한다.따라서 강한 복사 신호선의 간섭이 출력 신호선에 결합되어 외부로 복사되는 것을 방지한다;인터페이스의 출력 신호선에 의해 도입된 외부 간섭이 민감한 신호선에 결합되어 시스템 고장을 초래하는 것도 피했다.차분 신호선의 경우 임피던스 일관성을 유지하기 위해 동일한 레이어, 동일한 길이 및 평행 회선을 배치해야 하며 차분 회선 사이에 다른 회선이 없어야 합니다.차동 쌍의 공통 모드 임피던스가 동일하게 보장되므로 간섭에 대한 저항력이 향상됩니다.상술한 배선 규칙에 근거하여 에어컨의 전형적인 인쇄회로판 회로를 개선하고 최적화하였다.일반적으로 배선 전에 회로 설계를 연구하면 성공하고 EMI 방사선을 줄이는 목표를 달성 할 수있는 기회를 갖게됩니다.또한 실제 경로설정을 수행하기 전에 경로설정 레이어를 변경하는 데 비용이 들지 않습니다.전자기 호환성을 높이는 것은 PCB 보드 설계의 실천이다.
