PCB 기술 - EMI 절감을 위한 최적의 PCB 설계 가이드

모든 전자 회로 기판은 특정 성능 목표를 달성하기 위해 전자 흐름을 개선하거나 심지어 향상시킬 수 있도록 설계되었습니다.폐쇄 경로의 전류를 통해 생성된 자기장은 밖으로 투사되며 전류에 수직으로 흐릅니다.현장 근처에 전자 부품이나 신호 경로가 있으면 전자기 간섭(EMI)이 발생합니다.많은 PCBA 설계, 특히 고속 회로 기판의 경우 EMI의 양을 제어하는 것이 충분히 관리해야하는 주요 고려 사항입니다.히트싱크 분류 컴포넌트가 있는 회로 기판의 경우 EMI 필터 설계를 구현하는 것이 일반적인 방법입니다.필터가 효과적이지만 회로 기판 설계자로서 EMI를 낮추는 다른 PCB 설계 가이드를 이해하려면 도구를 자주 사용해야 할 수도 있습니다.

EMC 와 EMI 의 차이점은 무엇입니까?

대부분의 PCBA는 제품에서 유일한 전자 또는 전기 장치가 아닙니다.따라서 단일 EMI 문제를 깊이 연구하기 전에 EMI 문제에 대한 거시적 또는 체계적인 이해가 도움이됩니다.전자에너지는 단일 부품, 도체 또는 흔적선에서 나오는 것처럼 회로기판 자체에서 환경으로 복사된다;만약 당신이 이전에 없었다면, 고스계를 PCB 근처에 두었다면, 당신은 판독을 얻을 수 있을 것이다.여러 보드가 서로 밀접하게 연결되어 있을 때 전자기 호환성이나 EMC 가 중요합니다.

EMC는 전자기 구성 요소 간에 허용 가능한 조화 또는 균형을 이루어 정상적인 작동을 크게 방해하지 않으면서 간섭을 최소화하거나 최소한으로 줄일 수 있다고 간주할 수 있습니다.불행히도 모든 EMI를 제거하는 것은 아직 불가능합니다.그러나 EMC 예 를 획득했습니다. EMI 는 일반적으로 개별 PCBA 에 대한 간섭을 의미하는 전자기 소스의 간섭입니다.이 분류는 보드와 EMI를 최소화하면 보드 운영 환경의 EMC에 도움이 되므로 이 문제를 조사하기에 충분합니다.

PCB EMI는 어디에서 왔습니까?

전자학은 무한한 주파수 범위를 넘어 거의 없는 곳이 없다.또한 다음 그림에서 볼 수 있듯이 매일 사용하는 많은 도구, 장비 및 제품에 의해 생산됩니다.

전자기 스펙트럼

전류만 있으면 EMI가 발생할 수 있습니다.PCBA의 경우 EMI의 소스는 다음 범주 중 하나로 나눌 수 있습니다.

요소

전자 부품, 특히 프로세서, FPGA, 증폭기, 송신기 및 안테나와 같은 고출력 장치는 EMI에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.또한 스위치 구성 요소에 파괴적인 간섭이 발생할 수 있습니다.

신호 및 경로

EMI는 또한 지시선을 따르거나 핀과 커넥터 점에서 생성될 수 있습니다.예를 들어, 불균형한 차등화 라우팅은 전송 경로를 따라 신호의 감쇠와 반사를 초래할 수 있으며, 이는 신호의 무결성이나 정확한 신호 식별 능력에 심각한 영향을 미쳐 잘못된 회로 동작을 초래할 수 있다.이밖에 잡산용량으로 하여 신호경로와 접지평면 사이에 원하지 않는 결합이 형성될수 있다.

외부 소스

보드가 복사원과 너무 가까우면 (다른 보드 또는 구성 요소일 수 있음) EMI가 PCBA를 도입할 수 있습니다.보드 환경의 다른 장치 또는 장치의 진동 또는 이동에도 고조파가 발생할 수 있습니다.

분명히 모든 잠재적인 EMI 소스를 제거하는 것은 어려운 작업입니다.다행히도 EMI를 줄이기 위한 PCB 설계 가이드를 개발하여 노이즈를 최소화하고 EMC를 구현할 수 있습니다.

EMI 절감을 위한 최적의 PCB 설계 가이드

이사회에 영향을 미칠 수 있는 EMI 소스를 이해하는 것은 PCBA 성능에 대한 지속적인 위협을 줄이기 위한 정책 수립에 필수적입니다.또한 EMI를 소스의 관점에서 볼 때, 최소화 방법이 특정 소스를 대상으로 하는 경우 EMI를 줄이기 위한 PCB 설계 가이드 세트를 설계하는 것이 좋은 위치가 될 수 있습니다.

구성 요소 EMI 절감

앞서 언급했듯이 구성 요소는 EM 방사선의 주요 소스일 수 있으며 이는 차량 작동에 영향을 줄 뿐만 아니라 외부 PCBA 및 전자 회로를 손상시킬 수 있습니다.따라서 EMI 다운그레이드 가이드를 개선하기 위해 부정적인 영향을 줄이기 위한 조치 (아래 나열) 를 결정하는 것이 중요합니다.

컴포넌트의 EMI를 낮추는 방법

가능한 저전력 구성 요소 선택

회로 기판의 가장 큰 EMI 발생기 중 하나는 많은 전력을 필요로 하는 부품입니다.전력 소비량을 줄이려는 노력에 따라 일반적으로 기능이나 품질을 희생하지 않는 대체품을 찾을 수 있다.

다양한 유형의 구성 요소 격리

좋은 설계 관행은 동일한 유형의 신호를 처리하는 구성 요소를 항상 함께 배치하는 것입니다.예를 들어, 디지털 컴포넌트는 다른 디지털 컴포넌트에 가깝고 아날로그 장치와 격리되어야 합니다.

PCB 펜스 사용

EMI를 줄이는 또 다른 도구는 어셈블리 또는 서브 회로를 울타리에 폐쇄하는 것입니다.예를 들면 PCB 보호 루프와 패러데이 케이지.또한 회로 기판 주변 환경에 대한 방사능을 효과적으로 줄일 수 있습니다.

발열 기술 적용

전자 부품의 경우 에너지는 열을 발생시킵니다.따라서 효율적인 히트싱크와 피어싱은 EMI를 낮추는 데 큰 도움이 됩니다.

부품의 EMI를 낮추는 것 외에 흔적선의 조작 방식도 회로기판의 EMI에 큰 영향을 줄 수 있다.

EMI 최소화를 위한 PCB 레이아웃 설계

보드를 배치할 때 가장 중요한 고려 사항 중 하나는 간격입니다.여기에는 전도 부품 간의 간격과 크리피지 거리가 충분한지 확인하는 작업이 포함됩니다.

EMI를 최소화하기 위해 충분한 간격 유지

신호 및 평면에서 EMI를 줄이는 방법

신호선 사이에 충분한 간격을 두다

동선 사이의 EMI를 줄이는 가장 중요한 요소는 간격 또는 간격입니다.IPC 표준을 기반으로 하는 CM의 권장 사항을 따르십시오.

디커플링 콘덴서 및 바이패스 콘덴서 접지 확보

잡산용량은 피하기 어렵다;그러나 콘덴서를 가능한 한 접지 핀에 가까이 붙여 영향을 줄일 수 있습니다.

우수한 EMI 필터 사용

대부분의 설계, 특히 디지털 신호를 사용하는 경우 신호 왜곡을 일으키는 스위치 부품을 포함한다.이 경우 신호 충실도를 높이는 가장 좋은 방법은 필터링입니다.

반환 경로 길이 최소화

접지 회로는 가능한 한 짧아야 한다.

차선적 동일성 확보

차동 신호 경로의 경우 경로 쌍이 서로 미러링되어야 합니다.여기에는 동선 길이, 구리 무게 및 고정 간격이 포함됩니다.필요한 경우 지그재그로 길이와 간격을 유지해야 합니다.

예각 방지

경로설정할 때 특성 임피던스 수정으로 반사가 발생할 수 있는 뾰족한 각도 대신 필렛을 사용합니다.

전도도를 나란히 배치하지 마십시오.

PCB 스택에 두 개의 전도도를 나란히 배치해서는 안 됩니다.가장 좋은 것은 지면을 써서 그것들을 분리하는 것이다.

조심스럽게 접지 평면을 분리하다

신호 유형에 따라 별도의 접지를 사용하는 것이 좋습니다.그러나 분할 지면을 사용하는 경우 단일 점을 사용하여 지면을 조합해야 합니다.

PCB 레이아웃(스태킹 포함)은 양호한 신호 무결성을 촉진하고 EMI를 줄이는 데 매우 중요하다.그러나 외부 EMI 문제를 해결하지 않으면 EMI를 낮추는 모든 PCB 설계 가이드가 불완전합니다.

외부 EMI 방지

외부 EMI를 최소화하는 것은 회로 기판의 신호 무결성 및 회로 작동 및 PCBA 설치 환경의 EMC에 매우 중요합니다.취할 수 있는 조치에는 다음이 포함됩니다.

외부 소스에서 EMI를 줄이는 방법

보호막 사용

일반적으로 차폐는 특정 어셈블리나 서브 회로에 적용됩니다.울타리와 다른 점은 일반적으로 절연 재료로 만들어져 부품 상단에 놓이거나 부품을 완전히 둘러싸고 있다는 것입니다.

케이스 사용

케이스는 일반적으로 보안 장치로 간주됩니다.그러나 케이스는 외부 소스의 파편과 EMI로부터 회로 기판을 효과적으로 보호할 수도 있습니다.

위에서 설명한 모든 구성 요소, 레이아웃 및 외부 소스에 대한 PCB 설계 가이드는 보드에서 EMI를 최소화하고 보드 운영 환경에 도움이 되는 EMC를 효과적으로 제공합니다.그러나 이러한 요구 사항은 설계, 기능 및 성능 목표에 따라 달라집니다.따라서 EMI를 줄이기 위해 설계를 최적화하기 위해 노력해야 하며 Cadence의 PSpice와 같은 분석 도구를 사용하는 것이 좋습니다.