PCB 기술 - PCB 회로의 EMC 설계

고속 PCB 설계와 케이블 연결 시스템의 전송 속도는 꾸준히 빨라지고 있지만, 일정한 방해 방지 취약점을 가져왔다.이것은 정보 전송의 주파수가 높을수록 신호의 민감도가 높아지고 그들의 에너지도 점점 약해지기 때문이다.이 경우 시스템 경로설정이 더 쉽게 방해받을 수 있습니다.방해는 어디에나 있다.케이블 및 장비는 컴퓨터 화면, 휴대폰, 모터, 무선 방송 장비, 데이터 전송 및 전력 케이블 등 다른 구성 요소를 방해하거나 기타 간섭 소스로부터 심각한 간섭을 받습니다. 또한 잠재적인 도청자, 사이버 범죄,그리고 해커들은 UTP 케이블 정보 전송에 대한 차단으로 인해 큰 파괴와 손실을 초래할 수 있기 때문에 점점 더 많아지고 있습니다.

PCB 회로의 EMC 설계

접지 설계:

일단 정전기 방전이 발생하면 내부 회로에 직접 침입하는 것이 아니라 가능한 한 빨리 지면을 우회할 수 있도록 허락해야 한다.예를 들어, 내부 회로가 금속 섀시에 의해 차단되면 섀시는 잘 접지되고 접지 저항은 가능한 한 작아야 방전 전류가 섀시 바깥쪽에서 바닥으로 유입되는 동시에주변 물체의 방전으로 인한 간섭은 내부 회로에 영향을 주지 않고 지면으로 유도할 수 있다.금속 섀시의 경우 섀시의 회로는 I/O 케이블, 전원 코드 등을 통해 접지되는 경우가 많습니다. 섀시에서 정전기 방전이 발생하면 섀시의 전위가 상승하고 내부 회로가 접지되며 전위는 접지 전위 근처에 유지됩니다.이때 섀시와 회로 사이에 비교적 큰 전세차가 존재한다.이로 인해 섀시와 회로 사이에 보조 아크가 생성됩니다.회로 손상을 초래하다.회로와 케이스 사이의 거리를 증가시켜 2차 아크의 발생을 피할 수 있다.회로와 케이스 사이의 거리를 늘릴 수 없을 때 케이스와 회로 사이에 접지된 금속 베젤을 추가하여 아크를 막을 수 있습니다. 회로가 케이스에 연결되어 있으면 약간의 연결을 통해서만 연결할 수 있습니다.전류가 회로를 통과하는 것을 방지하다.보드와 섀시의 연결 점은 케이블 입구에 있어야 합니다.플라스틱 케이스의 경우 케이스 접지 문제가 없습니다.

케이블 설계:

합리적인 케이블 보호 시스템을 설계하는 것이 시스템 ESD의 취약성을 높이는 열쇠가 될 수 있습니다.대부분의 시스템에서 가장 큰 "안테나"인 I/O 케이블은 ESD 간섭으로 인한 큰 전압 또는 큰 전류에 특히 취약합니다.다른 한편으로 케이블 실드가 섀시 접지에 연결되면 케이블은 ESD 간섭에 대한 저항성이 낮은 경로를 제공합니다.ESD 간섭 에너지는 이 채널을 통해 시스템 접지 회로에서 방출되어 간접적으로 전도 결합을 피할 수 있다.케이블에 대한 ESD 간섭 방사선의 결합을 줄이기 위해서는 회선 길이와 루프 면적을 줄이고 공모 결합을 억제하며 금속 차폐를 사용해야 한다.입력 / 출력 케이블의 경우 실드 케이블, 공통 몰딩 코일, 과전압 고정 회로 및 케이블 바이패스 필터를 사용할 수 있습니다.케이블의 양 끝에서 케이블 실드는 셸 실드에 연결되어야 합니다.상호 연결 케이블에 공통 모드 롤러를 설치하면 정전기 방전으로 인한 공통 모드 전압을 다른 쪽 회로가 아닌 롤러에 낮출 수 있습니다.차폐 케이블로 두 캐비닛을 연결할 때 케이블의 차폐 레이어를 통해 두 캐비닛을 함께 연결하여 두 캐비닛 사이의 전력 차이를 최소화합니다.여기서 섀시와 케이블 차폐층 사이의 중첩은 매우 중요하다.케이블 양 끝의 섀시와 케이블 차폐 레이어 사이에 360 ° 를 연결하는 것이 좋습니다.

키보드 및 패널:

키보드와 제어판의 설계는 방전 전류가 민감한 회로를 거치지 않고 지면으로 직접 흐를 수 있도록 해야 한다.절연 키보드의 경우 키와 회로 사이에 방전 보호기 (예: 금속 브래킷) 를 설치하여 방전 전류에 방전 경로를 제공해야 합니다.방전 보호기는 회로 접지가 아닌 섀시나 랙에 직접 연결해야 합니다.물론 더 큰 다이얼 (운영자와 내부 경로설정 사이의 거리 증가) 을 사용하면 정전기 방전을 직접 방지할 수 있습니다.키보드와 제어판의 설계는 방전 전류가 민감한 회로를 거치지 않고 지면에 직접 도달할 수 있도록 해야 한다.절연축과 큰 다이얼을 사용하면 제어키나 전위계에 대한 방전을 방지할 수 있다.오늘날 점점 더 많은 전자 제품 패널이 필름 버튼과 필름 디스플레이 창을 사용합니다.이 필름은 내고압 절연 소재로 만들어지기 때문에 ESD가 버튼과 디스플레이 창을 통해 내부 회로로 들어가는 방해를 효과적으로 방지할 수 있다.또한 현재 대부분의 키보드 키에는 내고압 절연막으로 만든 패드가 있어 ESD 간섭을 효과적으로 방지할 수 있다.

회로 설계:

장치에서 사용하지 않는 입력 단자는 분리 또는 부동 상태를 허용하지 않으며 적절한 저항을 통해 접지 또는 전원 단자에 직접 또는 연결해야 합니다.일반적으로 외부 장치에 연결된 인터페이스 회로는 전원 코드를 포함하여 보호 회로를 추가해야 하므로 하드웨어 설계에서 종종 무시됩니다.마이크로컴퓨터를 예로 들면, 보호 회로를 배치할 때 고려해야 할 부분은 직렬 통신 인터페이스, 병렬 통신 인터페이스, 키보드 인터페이스, 디스플레이 인터페이스 등이다.

EMI가 장치에 결합하는 것을 방지하려면 회로에 필터 (콘덴서 또는 일련의 인덕션 또는 둘 다의 조합) 를 사용해야 합니다.입력이 높은 임피던스라면 콘덴서 필터를 병렬로 연결하면 임피던스가 높은 임피던스를 효과적으로 우회하기 때문에 가장 효과적입니다.병렬 콘덴서는 입력에 가까울수록 좋다.만약 입력 저항이 낮다면, 일련의 철산소는 가장 좋은 필터를 제공할 수 있으며, 이러한 철산소도 가능한 한 입력에 접근해야 한다.

내부 회로의 보호 조치를 강화하다.직접 전도 정전기 방전 방해를 받을 수 있는 포트의 경우 I/O 인터페이스의 양극과 음극 전원 단자에 저항기를 직렬 또는 병렬 다이오드를 연결할 수 있습니다.MOS 튜브의 입력단은 100k 섬 저항기와 직렬되어 있고, 출력단은 1k 섬 저항기와 병렬되어 방전 전류를 제한한다.TTL 튜브의 입력 포트는 22-100 섬 저항기와 연결되며 출력 포트는 22-47 섬 저항기와 연결됩니다.아날로그 튜브의 입력단은 100섬 ½ 100k 섬과 직렬되어 있고, 방전 전류를 전원의 양극 또는 음극으로 분류하는 병렬 다이오드를 추가하여 아날로그 튜브의 출력단과 저항은 100섬으로 직렬되어 있다.I/O 신호선에 콘덴서를 접지하면 인터페이스 케이블에서 감지되는 정전기 방전 전류를 섀시로 옮겨 회로로 유입되지 않도록 할 수 있다.그러나 이 콘덴서도 섀시의 전류를 신호선으로 분류합니다.이를 피하기 위해 회로기판으로 통하는 경로의 임피던스를 증가시키기 위해 바이패스 콘덴서와 회로기판 사이에 페로브스카이트 자기구슬을 설치할 수 있다.주의해야 할 것은 콘덴서의 내압이 반드시 요구에 부합되어야 한다는 것이다.정전기 방전의 전압은 수천 볼트에 달할 수 있다.순식간 보호 다이오드를 사용해도 정전기 방전을 효과적으로 방지할 수 있지만, 순식간 방해의 전압은 다이오드의 제한을 받지만 고주파 방해 분량은 줄어들지 않는다는 점에 유의해야 한다.일반적으로 고주파 바이패스 콘덴서와 순간적 보호 다이오드를 병렬하여 고주파 간섭을 억제해야 한다.회로 설계와 회로 기판 경로설정에 있어서 격자 회로와 선택 펄스를 사용해야 한다.정전기 방전과 주파수 플래시가 동시에 발생할 때만 이 입력 방법은 손상을 초래할 수 있다.펄스 테두리 트리거 입력법은 정전기 방전으로 인한 순간적인 상태에 매우 민감하기 때문에 사용해서는 안 된다.

PCB 설계:

좋은 PCB 설계는 ESD 간섭이 제품에 미치는 영향을 효과적으로 줄일 수 있습니다.또한 전자기 호환성 설계에서 ESD 설계의 중요한 부분입니다.너는 이 부분의 수업에서 상세한 지도를 받을 수 있다.완제품에 대한 전자기 호환성 대책을 시행할 때 PCB (개선 비용이 너무 높음) 를 재설계하기 어렵기 때문에 여기서 소개하지 않겠습니다.