PCB 기술 - PCB 설계의 EMC 고려 사항

PCB 설계의 EMC 고려 사항

전기 시대의 발전에 따라 인류 생활 환경에는 무선 방송, 텔레비전, 마이크로파 통신과 같은 점점 더 많은 전자파 원천이 있다;가전제품;송전선로의 공주파 전자기장;고주파 전자기장 등. 이러한 전자기장의 장강이 일정한 한도를 초과하고 작용시간이 충분히 길면 인체의 건강을 해칠 수 있다.동시에 다른 전자 장치와 통신도 방해합니다.이 방면에서는 보호가 필요하다.전자제품의 개발, 생산, 사용 과정에서 전자기 간섭과 차단 등의 개념이 자주 제기된다.전자제품의 정상 작동 중 핵심은 회로기판과 회로기판에 장착된 부품 간의 조화로운 작업 과정이다. 전자제품의 성능 지표를 높여 전자기 교란의 영향을 줄이는 것이 중요하다.

1 PCB 보드 설계

인쇄회로기판(PCB)은 전자제품의 회로 소자와 부품을 지탱하는 것이다.회로 어셈블리와 장비 간의 전기 연결을 제공합니다.그것은 각종 전자 설비에서 가장 기본적인 부품이다.PCB의 성능은 전자 부품의 성능과 직결된다.설비의 품질과 성능이 좋은지 나쁜지.집적회로, SMT 기술 및 마이크로 조립 기술의 발전에 따라 고밀도, 다기능 전자 제품이 점점 더 많아지면서 PCB의 배선이 복잡하고 부품이 많으며 설치가 밀집되어 불가피하게 그들 사이에 더 많은 간섭을 초래할 수 있다.전자기교란문제가 날로 심각해지고있으며 전자기교란을 억제하는것은 이미 전자시스템이 정상적으로 작동할수 있는가 없는가의 관건으로 되였다.마찬가지로 전기기술의 발전에 따라 PCB의 밀도가 갈수록 높아지고있으며 PCB설계의 질은 회로의 교란과 교란저항능력에 아주 큰 영향을 미치고있다.최적의 전자 회로 성능을 얻기 위해서는 컴포넌트의 선택과 회로 설계 외에도 좋은 PCB 설계도 전자기 호환성에 매우 중요한 요소입니다.

1.1 합리적인 PCB 레이어 설계

회로의 복잡성에 따라 PCB의 층수를 합리적으로 선택하면 전자기 간섭을 효과적으로 줄일 수 있고, PCB의 크기 및 전류 회로와 분기 배선의 길이를 크게 줄일 수 있으며, 신호 간의 교차 간섭을 크게 줄일 수 있다.실험에 따르면 같은 재료를 사용할 때 4 층판의 소음은 2 층판보다 20dB 낮습니다.그러나 계층 수가 높을수록 제조 프로세스가 복잡해지고 제조 비용이 높아집니다.다중 레이어 보드 경로설정에서는 인접 레이어 간에 서로 수직으로 경로설정된 인접 레이어의 방향인 "우물" 형 메쉬 구조를 사용하는 것이 좋습니다.예를 들어, 인쇄판의 위쪽은 수평으로, 아래쪽은 수직으로 경로설정한 다음 구멍을 통해 연결합니다.

1.2 합리적인 PCB 크기 설계

PCB 보드의 크기가 너무 크면 인쇄 컨덕터가 증가하고 임피던스가 증가하며 노이즈 방지 능력이 감소하고 장치의 부피가 증가하고 비용이 증가합니다.만약 크기가 너무 작고 열을 잘 방출하지 못한다면 린접해있는 선로는 쉽게 방해를 받게 된다.일반적으로 기계층(mechanical layer)은 물리적 프레임, 즉 PCB의 외형 크기를 결정하며, Keeping layer(Keeping layer)를 사용하여 레이아웃과 배선의 유효 면적을 결정하는 것을 금지한다.일반적으로 회로의 기능 단위 수, 집적 회로의 모든 구성 요소에 따라 PCB 보드의 가장 좋은 형태와 크기가 결정됩니다.일반적으로 사각형을 선택하며 가로세로 비율은 3: 2입니다.보드의 크기가 150mmx200mm보다 크면 보드의 기계적 강도를 고려해야 합니다.

2 PCB 레이아웃

PCB 설계에서 제품 설계자는 종종 밀도를 높이고, 공간을 적게 차지하고, 단순화하거나, 미관과 배치의 균일함을 추구하며, 회로 배치가 전자기 호환성에 미치는 영향을 무시하여 대량의 신호가 공간에 복사되어 상호 간섭을 형성한다.나쁜 PCB 레이아웃은 이러한 문제를 제거하는 대신 더 많은 전자 호환성 문제를 일으킬 수 있습니다.

전자 장치의 디지털 회로, 아날로그 회로 및 전원 회로는 컴포넌트 레이아웃과 케이블 연결 특성에 따라 간섭과 간섭을 억제하는 방법이 다릅니다.고주파와 저주파 회로의 주파수가 다르기 때문에, 그것들의 간섭과 간섭을 억제하는 방법도 다르다.따라서 컴포넌트 레이아웃에서 디지털 회로, 아날로그 회로 및 전원 회로를 분리하고 고주파 회로와 저주파 회로를 분리해야 합니다.가능하다면, 그것들은 격리되거나 단독으로 회로판을 만들어야 한다.레이아웃에서 강약 신호의 부품 분포와 신호 전송 방향에 특히 주의해야 한다.

2.1 PCB 구성 요소 레이아웃

PCB 컴포넌트의 레이아웃은 다른 논리 회로의 레이아웃과 동일하며 상호 연관된 컴포넌트는 노이즈 방지 효과를 높이기 위해 가능한 한 가까이 있어야 합니다.부속품이 인쇄회로판에 있는 위치는 전자기 방해에 대한 문제를 충분히 고려해야 한다.어셈블리 간의 지시선은 가능한 한 짧아야 한다는 원칙 중 하나입니다.레이아웃에서 아날로그 신호 부분, 고속 디지털 회로 부분과 소음원 부분 (예를 들어 계전기, 큰 전류 스위치 등) 은 합리적으로 분리하여 서로 간의 신호 결합을 최소화해야 한다.

클럭 발생기, 트랜지스터 발진기 및 CPU 클럭 입력 단자는 노이즈가 발생하기 쉽기 때문에 서로 더 가까워야 합니다.소음이 발생하기 쉬운 장치, 저전류 회로 및 고전류 회로는 논리 회로에서 가능한 한 멀리 떨어져 있어야 합니다.가능하다면 다른 회로 기판을 만들어야 해요. 아주 중요해요.

PCB 구성 요소의 전반적인 레이아웃 요구 사항: 회로 구성 요소와 신호 경로의 레이아웃은 불필요한 신호의 결합을 최소화해야합니다.

1) 저전압 신호 채널은 고전압 신호 채널과 필터링되지 않은 전원 코드에 접근할 수 없으며 순간적 프로세스가 발생할 수 있는 회로를 포함한다.

2) 저전압 아날로그 회로와 디지털 회로를 분리하여 아날로그 회로, 디지털 회로와 전원 공공 회로 사이의 공공 임피던스 결합을 피한다.

3) PCB에서 서로 다른 영역을 사용하는 높음, 중간, 저속 논리 회로

4) 회로를 배치할 때 신호선의 길이를 최소화해야 한다.

5) 인접 플레이트 간, 동일한 플레이트의 인접 레이어 간, 동일한 레이어의 인접 경로설정 사이에 평행 신호선이 너무 길지 않도록 합니다.

6) 전자기 간섭(EMI) 필터는 가능한 한 전자기 간섭원에 접근하여 동일한 회로 기판에 배치해야합니다.

7) DC/DC 동글, 스위치 컴포넌트 및 정류기는 와이어 길이를 최소화하기 위해 가능한 한 변압기에 접근해야 합니다.

8) 전압 조절 부품과 필터 콘덴서를 가능한 한 정류 다이오드에 가깝게 한다.

9) 인쇄회로기판은 주파수와 전류전환특성에 따라 구분되며 소음이 있는 부품과 없는 부품 사이의 거리는 더욱 멀어야 한다.

10) 소음에 민감한 접선은 고전류, 고속 스위치 회선과 병렬해서는 안 된다.

11) 부품 레이아웃은 발열 문제에 특히 주의해야 합니다.고출력 회로의 경우, 가능한 한 전력관과 변압기 등 가열 부품을 배치하여 열을 쉽게 방출해야 한다.한 곳에 집중하지 말고, 전해질을 너무 일찍 노화시키지 않도록 너무 가까운 고전용량을 가지고 있지 말아야 한다.

2.2 PCB 케이블 연결

PCB의 구성은 수직 스택에 있는 일련의 층압, 배선 및 사전 침출재의 다층 구조이다.다층 PCB에서는 디버깅이 쉽도록 신호선이 가장 바깥쪽에 배치된다.

고주파 상황에서 인쇄회로기판의 연결기의 배선, 과공, 저항기, 콘덴서 및 분포 감각과 분포 용량을 소홀히 해서는 안 된다.저항은 고주파 신호의 반사와 흡수를 일으킬 수 있다.흔적선의 분포용량도 역할을 발휘할 것이다.흔적선의 길이가 소음주파수의 대응파장의 20분의 1보다 크면 안테나효과가 발생하고 흔적선을 통해 소음을 발사한다.

인쇄회로기판의 대부분의 배선은 구멍을 통해 이루어진다.구멍을 통과하면 약 0.5pF의 분산 용량을 가져올 수 있으며 구멍의 수를 줄이면 속도가 크게 향상됩니다.

집적회로의 패키징 재료 자체는 2~6pF의 커패시터를 도입했다. 회로기판의 커넥터는 520nH의 분산 인덕션을 가지고 있다.듀얼 온라인 24핀 집적회로 소켓은 4-18nH의 분산 감지를 도입합니다.

PCB 경로설정 분포 매개변수의 영향을 방지하기 위해 준수해야 할 일반적인 요구 사항:

1) 커패시터 결합의 간섭을 줄이기 위해 흔적선의 간격을 늘린다.

2) 듀얼 패널 경로설정에서 양쪽의 컨덕터는 수직, 기울기 또는 구부러져 서로 평행하지 않도록 하여 기생 결합을 줄여야 한다;가능한 한 인쇄 컨덕터를 회로의 입력과 출력으로 사용하는 것을 피해야 한다.피드백을 피하기 위해서는 이 전선들 사이에 접지선을 추가하는 것이 좋다.

3) 민감한 고주파 회선을 고소음 전원 코드에서 멀리 떨어뜨려 상호 결합을 줄인다;고주파 디지털 회로 흔적선은 더욱 얇고 짧아야 한다.

4) 전원 코드와 접지선을 넓혀 전원 코드와 지선의 임피던스를 줄입니다.

5) 90 ° 폴리라인이 아닌 45 ° 폴리라인을 사용하여 고주파 신호의 외부 송신 및 결합을 최소화합니다.

6) 주소 또는 데이터 케이블의 길이가 너무 차이가 나지 않아야 합니다. 그렇지 않으면 단선 부분이 인위적으로 구부러져 보상해야 합니다.

7) 큰 전류 신호 사이의 격리에 주의하고,고압 신호 및 작은 신호 (격리 거리는 견딜 수 있는 내성 전압과 관련이 있습니다. 일반적으로 2kV에서는 보드 사이의 거리가 2mm이며 이 비율은 이 비율에 따라 계산됩니다. 예를 들어, 3kV의 내성 전압 테스트를 견딜 수 있도록 고압선과 저압선 사이의 거리는 3.5mm 이상이어야 합니다.많은 경우 전기가 오르지 않도록 인쇄회로기판의 고압과 저압 선로를 켜야 한다.노치).

3 PCB의 회로 설계

전자회로를 설계할 때, 제품의 실제 성능을 지나치게 고려하는 것이 아니라, 제품의 전자기 호환성 특성과 전자기 간섭 억제 및 전자기 간섭 방지 특성을 더 많이 고려한다.회로 원리도를 사용하여 PCB 레이아웃을 할 때, 전자기 호환성의 목적을 달성하기 위해서는 회로 원리도에 필요한 추가 회로를 추가하여 그 제품의 전자기 호환성 성능을 향상시키는 필요한 조치를 취해야 한다.실제 PCB 설계에 사용할 수 있는 회로 조치는 다음과 같습니다.

1) 저항기는 제어 신호선의 하단 가장자리의 변환율을 낮추기 위해 PCB 자국 선에 직렬로 연결할 수 있습니다.

2) 계전기 등에 어떤 형태의 댐핑 (고주파 콘덴서, 역방향 다이오드 등) 을 제공하려고 시도한다.

3) 인쇄판에 들어오는 신호를 필터링하고 높은 노이즈 영역에서 낮은 노이즈 영역으로 신호를 필터링합니다.동시에 일련의 단말기 저항기를 사용하여 신호의 반사를 줄인다.

4) MCU의 무용단은 해당 일치 저항을 통해 전원 또는 접지에 연결되거나 출력단으로 정의되어야 한다.전원 및 접지에 연결되어야 하는 집적 회로 단자는 반드시 연결되어야 하며 부동 상태를 유지해서는 안 된다.

5) 사용하지 않는 그리드 회로의 입력 단자에서 벗어나지 말고 해당 일치 저항기를 통해 전원 또는 접지에 연결합니다.사용되지 않는 연산 증폭기의 양극 입력 단자 접지, 음극 입력 단자가 출력 단자에 연결됩니다.

6) 각 집적 회로에 대해 고주파 디커플링 콘덴서를 설정합니다.모든 전해 콘덴서에는 반드시 작은 고주파 바이패스 콘덴서를 넣어야 한다.

7) 전해콘덴서 대신 대용량 탄탈륨 콘덴서나 폴리에스테르 콘덴서를 회로기판의 충전 및 방전 에너지 저장 콘덴서로 사용한다.튜브 콘덴서를 사용할 때는 케이스가 접지되어야 한다.

4 결론

과학 기술이 날로 발전함에 따라 각종 전자 설비의 소형화와 지능화는 이미 주류 추세가 되었다.이와 동시에 전자제품이나 설비의 조작환경은 갈수록 복잡해질것이다.간섭 방지 기술과 전자기 호환 기술도 끊임없이 발전하고 성숙해야 한다.PCB 설계자와 회로기판 제조업체는 반드시 실제 응용에 충분한 관심을 가져야 한다.