PCB 기술 - 고속 PCB EMC 설계 47

차형 및 공통 모드 전류:

복사 발생: 전류는 전압이 아니라 복사를 발생시킨다. 정전기는 정전장을 발생시킨다. 고정전류는 자장을 발생시킨다. 시변전류는 전장과 자장을 동시에 발생시킨다.모든 회로에는 공통 및 차형 전류가 있습니다.차등 모드 신호는 데이터나 유용한 신호를 가지고 있다.공통 모드 신호는 차형 모드의 부정적인 영향입니다.

차형 전류: 크기는 같고 방향은 반대입니다 (상위).신호 흔적선의 불연속 분포 용량, 감지 및 임피던스, 신호 반환 경로가 예기치 않은 경로를 통과하기 때문에 차형 전류는 공통 모드 전류로 변환됩니다.

공통 모드 전류: 크기가 같지 않고 방향 (상위) 이 같습니다.장치의 외부 간섭은 대부분 공통 모드이고 차형 간섭도 존재하지만 공통 모드 간섭의 강도는 종종 차형 간섭의 강도보다 몇 개 더 크다.외부 간섭은 주로 공통 모드 간섭입니다.공통 모드 간섭 자체는 일반적으로 장치에 해를 끼치지 않지만 공통 모드 간섭을 차형 간섭으로 변환하면 유용한 신호가 모두 차형 신호이기 때문에 심각합니다.차형 전류의 자기장은 주로 차형 전류로 형성된 순환로 구역에 집중되어 있으며, 순환로 구역 밖에서는 자력선이 서로 상쇄된다;공통 모드 전류의 자기장은 루프 영역 밖에 있으며 공통 모드 전류에서 생성되는 자기장의 방향은 동일합니다.많은 PCB의 EMC 설계는 이러한 이론을 따릅니다.

PCB 보드의 간섭을 억제하는 방법은 다음과 같습니다.

차형 신호 회로의 면적을 줄이다.

고주파 노이즈 반환 감소 (필터링, 격리 및 일치)

공통 모드 전압 감소 (접지 설계)

PCB의 설계 원칙 요약

원리 1: PCB 클럭 주파수가 5MHZ를 초과하거나 신호 상승 시간이 5ns보다 작으면 일반적으로 다층판 설계가 필요하다.원인: 다층판 설계로 신호 회로의 면적을 잘 제어할 수 있다.

원리2: 다층판의 경우 관건적인 배선층 (시계선, 버스, 인터페이스신호선, 무선주파수선, 재위신호선, 칩선택신호선과 각종 제어신호선이 있는 층) 은 완전한 접지면과 린접해야 한다.가장 좋은 것은 두 접지 평면 사이이다.원인: 핵심 신호선은 일반적으로 강한 방사선 또는 매우 민감한 신호선입니다.접지평면에 접근하여 배선하면 신호환로면적을 줄이고 복사강도를 낮추거나 교란방지능력을 제고할수 있다.

원칙 3: 단층판의 경우 관건신호선의 량측은 지면을 덮어야 한다.이유: 키 신호 양쪽이 접지로 덮여 있습니다.한편으로 신호 루프 면적을 줄여 신호선과 다른 신호선 사이의 교란을 방지할 수 있다.

원칙4: 이중판의 경우 관건신호선의 투영평면에 대면적의 지면을 부설하거나 단판과 마찬가지로 지면에 구멍을 뚫어야 한다.원인: 다층판 접지면에 가까운 버튼 신호와 동일

원칙 5: 다중 레이어에서 전원 평면은 인접한 접지 평면에 비해 5H-20H(H는 전원과 접지 평면 사이의 거리)로 축소되어야 합니다.원인: 전원 평면이 반환된 지면에 비해 오목하면 가장자리 복사 문제를 효과적으로 억제할 수 있다.

원리 6: 경로설정 레이어의 투영 평면은 회류 평면 레이어의 영역에 있어야 합니다.원인: 경로설정 레이어가 회류 평면 레이어의 투영 영역 내에 있지 않으면 가장자리 복사 문제가 발생하고 신호 루프 면적이 증가하여 차형 복사가 증가합니다.

원칙 7: 다중 레이어에서 단일 레이어의 상단 및 하단 레이어에는 가능한 한 50MHZ보다 큰 신호선이 없어야 합니다.이유: 공간에 대한 복사를 억제하기 위해 두 평면층 사이에서 고주파 신호를 걷는 것이 좋습니다.

원칙 8: 50MHz 이상의 단판 레벨 작동 빈도가 있는 단판의 경우 두 번째 및 마지막 두 번째 레이어가 경로설정 레이어인 경우 TOP 및 BOOTTOM 레이어가 접지 동박을 덮어야 합니다.원인: 고주파 신호는 공간에 대한 복사를 억제하기 위해 두 평면층 사이를 걷는 것이 좋다.

원칙 9: 다중 레이어 보드에서 단일 보드의 주요 작동 전원 평면 (가장 널리 사용되는 전원 평면) 은 접지 평면과 매우 비슷해야 합니다.원인: 인접한 전원 평면과 접지 평면은 전원 회로의 루프 면적을 효과적으로 줄일 수 있습니다.

지침 10: 단일 레이어에서 전원 코드에 가까운 접지선이 평행해야 합니다.원인: 전원 공급 장치 회로의 면적을 줄였습니다.

원칙 11: 이중 플레이트에서는 전원 코드와 인접한 접지선이 평행해야 합니다.원인: 전원 공급 장치 회로의 면적을 줄였습니다.

원칙 12: 계층 설계에서 레이어의 인접 설정을 경로설정하지 않도록 합니다.경로설정 레이어가 불가피하게 서로 인접한 경우 두 경로설정 레이어 사이의 간격을 적절하게 늘리고 경로설정 레이어와 신호 회로 사이의 간격을 줄여야 합니다.원인: 인접한 배선층의 병렬 신호 흔적선은 신호 교란을 초래할 수 있다.

원칙 13: 인접한 평면 레이어는 투영 평면이 중첩되지 않도록 해야 합니다.이유: 투영이 중첩되면 레이어 간의 결합 커패시터가 레이어 간의 노이즈를 서로 결합합니다.

원칙 14: PCB 레이아웃을 설계할 때 신호의 흐름을 따라 직선으로 부설하는 설계 원칙을 완전히 준수하여 왕복 순환을 최대한 피해야 한다.원인: 신호의 직접적인 결합을 피하고 신호의 질에 영향을 준다.

원칙 15: 여러 모듈 회로가 동일한 PCB에 배치되면 디지털 회로와 아날로그 회로, 고속 및 저속 회로가 각각 배치되어야 합니다.원인: 디지털 회로, 아날로그 회로, 고속 회로 및 저속 회로 간의 상호 간섭을 방지합니다.

원칙 16: 회로판에 고속, 중속, 저속 회로가 동시에 있을 때 고속과 중속 회로를 따라 인터페이스를 멀리한다.원인: 고주파 회로 소음이 인터페이스를 통해 외부로 방사되는 것을 피한다.

원칙 17: 에너지 저장 및 고주파 필터 콘덴서는 전류 변화가 큰 유닛 회로 또는 장치 근처 (예: 전원 모듈: 입력 및 출력 단자, 팬 및 릴레이) 에 배치해야합니다.원인: 에너지 저장 콘덴서의 존재는 큰 전류 회로의 회로 면적을 줄일 수 있다.

원리 18: 회로기판 전원 입력 포트의 필터 회로는 인터페이스에 가까이 배치해야 한다.이유: 필터 회로의 재결합을 피하기 위해.

원칙 19: PCB에서 인터페이스 회로의 필터, 보호 및 격리 부품은 인터페이스에 가까이 배치해야 합니다.이유: 보호, 필터링 및 격리 효과를 효과적으로 얻을 수 있습니다.

원칙 20: 인터페이스에 필터와 보호 회로가 동시에 있으면 먼저 보호하고 후에 필터하는 원칙을 따라야 한다.원인: 보호 회로는 외부 과전압 및 과전류를 억제하는 데 사용됩니다.보호 회로를 필터 회로 뒤에 놓으면 필터 회로가 과전압 및 과전류로 인해 손상됩니다.

원칙 21: 배치할 때 필터 회로 (필터), 격리 및 보호 회로의 입력 및 출력 회선이 서로 결합되지 않도록 합니다.원인: 상기 회로의 입력과 출력 흔적선이 서로 결합될 때 필터, 격리 또는 보호 효과가 약화된다.

원칙 22: 보드에"깨끗한 바닥"인터페이스를 설계한 경우 필터링 및 격리 구성 요소는"깨끗한 땅"과 작업 바닥 사이의 분리대에 배치되어야합니다.이유: 필터링이나 격리 장치가 평면층을 통해 서로 결합하는 것을 피하면 효과가 약화된다.

원칙 23: "깨끗한 바닥"에는 여과 및 보호 장치 외에 다른 장치를 배치 할 수 없습니다.원인:"깨끗한 바닥"은 최소한의 인터페이스 방사선을 보장하기 위해 설계되었으며,"깨끗한 땅"은 외부 간섭의 결합에 취약하므로"깨끗한 곳"에 다른 무관한 회로 및 장비를 가지고 있지 마십시오.

원칙 24: 크리스털, 크리스털 발진기, 계전기 및 스위치 전원 등 강력한 방사선 장비와 보드 인터페이스 커넥터가 최소 1000 밀의 귀를 유지하도록 합니다.원인: 간섭은 직접 복사되거나 전류가 출력 케이블에 결합하여 외부로 복사됩니다.

지침 25: 재설정 회로, WATCHDOG 회로 등과 같은 민감한 회로 또는 장치는 보드의 각 가장자리에서 최소 1000 밀의 귀, 특히 보드 인터페이스의 가장자리에서 떨어져 있어야 합니다.원인: 단판 인터페이스와 비슷한 곳은 정전기와 같은 외부 간섭에 가장 취약한 곳이며, 재설정 회로와 문지기 회로 등 민감한 회로는 시스템 오작동을 초래하기 쉽다.

원칙 26: IC 필터의 필터 콘덴서는 가능한 한 칩의 전원 핀에 접근해야합니다.원인: 콘덴서가 핀에 가까울수록 고주파 회로의 면적이 작아지고 방사선도 작아진다.

원칙 27: 시작단 직렬 일치 저항기의 경우 신호 출력단에 가까운 위치에 배치해야 합니다.원인: 시작단 직렬 정합 저항기의 설계 목적은 칩 출력단의 출력 저항과 직렬 저항의 저항과 흔적선의 특성 저항을 더하는 것이다.일치 저항은 상기 방정식을 만족시키지 못하도록 끝에 배치됩니다.

원칙 28: PCB 흔적선은 직각이나 예각 흔적선이 있을 수 없다.원인: 직각 경로설정으로 인한 임피던스 불연속으로 인해 신호 전송이 발생하여 벨 또는 과격 및 강력한 EMI 복사가 발생합니다.

원칙 29: 인접한 경로설정 레이어의 레이어 설정을 최소화합니다.불가피할 경우 두 경로설정층의 흔적선이 서로 수직 또는 평행 흔적선의 길이가 1000mil 미만이어야 합니다.원인: 평행선 사이의 교란을 줄이기 위해.

원칙 30: 보드에 내부 신호 경로설정 레이어가 있는 경우 클럭과 같은 주요 신호선은 내부 레이어 (기본 경로설정 레이어) 에 배치되어야 합니다.원인: 내부 배선 계층에 핵심 신호를 배치하면 차단 역할을 할 수 있습니다.

원칙 31: 시계 선 양쪽의 접지선을 덮어쓰는 것이 좋습니다.접지선은 3000mil마다 접지해야 한다.원인: 포장 접지선의 모든 점의 전위가 같음을 확보한다.

원칙32: 시계, 버스, 무선주파수선 등 관건신호흔적선 및 기타 동층평행흔적선은 3W원칙을 만족시켜야 한다.원인: 신호 간의 간섭을 피하기 위해서.

원칙 33: 전류가 1A인 전원의 표면에 퓨즈, 자기 구슬, 센서 및 탄탈륨 전기 용기를 장착하는 용접판은 평면층에 연결된 두 개의 구멍 이상이어야 한다.이유: 구멍 통과 임피던스를 낮춥니다.

원칙 34: 차분 신호선은 같은 층에 있어야 하며, 길이가 같고, 병렬 운행해야 하며, 임피던스를 균일하게 유지해야 하며, 차분선 사이에는 다른 배선이 있어서는 안 된다.원인: 차이점 쌍의 공통 모드 임피던스가 동일하도록 보장하여 간섭 방지 능력을 향상시킵니다.

원칙 35: 주요 신호 경로는 파티션 (구멍 통과 및 용접 디스크로 인한 참조 평면 간격 포함) 을 통과할 수 없습니다.원인: 칸막이를 통과하는 경로설정은 신호 회로의 면적을 증가시킵니다.

원칙 36: 불가피하게 신호선의 회귀 평면에서 신호선을 구분할 때 신호 경간 구분 부근에 브리지 콘덴서 방법을 사용하는 것이 좋습니다.콘덴서의 값은 1nF입니다.원인: 신호 경계가 구분되면 일반적으로 루프 면적이 증가합니다.신호 회로는 인공 교량 접지 방식을 채택한다.

원칙 37: 판의 필터 (필터 회로) 아래에 다른 상관없는 신호 흔적이 없어야 한다.원인: 용량을 분포하면 필터의 필터 효과가 약화됩니다.

원리 38: 필터 (필터 회로) 의 입력과 출력 신호선은 평행하거나 교차할 수 없습니다.원인: 필터링 전과 후에 기록 채널 간의 직접적인 노이즈 결합을 피합니다.

원리 39: 핵심 신호선과 참조 평면의 가장자리 사이의 거리는??3H(H는 선이 참조 평면에서 떨어진 높이)입니다.원인: 가장자리 복사 효과를 억제한다.

원칙 40: 금속 케이스 접지 부품의 경우 접지 구리는 투영 영역의 맨 위에 배치해야합니다.원인: 금속 케이스와 접지 구리 사이의 분포 용량은 외부 복사를 억제하고 교란도를 높이는 데 사용됩니다.

원칙 41: 단일 또는 이중 플레이트에서 경로설정할 때 회로 면적을 최소화하도록 설계해야 합니다.원인: 회로 면적이 작을수록 회로의 외부 복사가 작고 방해 방지 능력이 강하다.

원칙 42: 신호선 (특히 핵심 신호선) 의 레이어를 변경할 때 레이어 변경 오버홀 근처에 접지 오버홀을 설계해야 합니다.원인: 신호 회로의 면적이 줄어들 수 있다.

원칙43: 시계선, 버스선, 무선주파수선 등: 강한 복사신호선을 인터페이스와 출선신호선에서 멀리 떨어지게 한다.원인: 강한 복사 신호선이 출선 신호선에 대한 결합과 외부 복사에 대한 방해를 피한다.

원칙 44: 리셋 신호선, 칩 선택 신호선, 시스템 제어 신호 등 민감한 신호선을 인터페이스 출력 신호선에서 멀리 유지한다.원인: 신호선이 인터페이스에서 나오면 종종 외부 간섭을 초래할 수 있으며, 민감한 신호선과 결합할 때 시스템 고장을 초래할 수 있다.

원리 45: 단일 패널과 이중 패널에서 필터 콘덴서의 접선은 필터 콘덴서 필터를 거친 다음 장치에 가서 발을 들여놓아야 합니다.이유: 전원 전압은 IC에 전원을 공급하기 전에 필터링되며, IC가 전원에 피드백하는 노이즈도 콘덴서에 의해 필터링됩니다.

원칙 46: 단판 또는 쌍판에서 전원 코드가 길면 3000mil마다 지면에 디커플링 콘덴서를 추가하고 콘덴서의 값은 10uF+1000pF여야 한다.이유: 전원 공급 장치의 고주파 잡음을 필터링합니다.

원칙 47: 필터 콘덴서의 접지선과 전원 코드는 가능한 한 굵고 짧아야 합니다.원인: 등효 직렬 감지는 콘덴서의 공명 주파수를 낮추고 고주파 필터 효과를 약화시킨다.