정밀 PCB 제조, 고주파 PCB, 고속 PCB, 표준 PCB, 다중 계층 PCB 및 PCB 조립.
이 문서에서는 저방사 회로의 설계 및 사전 호환성 테스트를 포함하여 마이크로파 암실 일관성 테스트에 앞서 저전자기 간섭(EMI) 프로토타입을 구축하기 위한 핵심 단계를 논의합니다.사전 호환성 테스트에는 3D 전자기장 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 PCB 레이아웃 모델과 EMI 분석을 시뮬레이션한 다음 스펙트럼 분석기(SA)를 사용하여 프로토타입 PCB에 대한 근접 전자기 스캔이 포함됩니다.마지막으로 마이크로파 암실 실험을 진행해 설계의 정확성을 검증했다.
최소 EMI 회로 설계
저방사선 방출(RE)을 보장하기 위해서는 전원 회로, USB 데이터 케이블, 이더넷 및 기타 신호에 EMI를 필터링하기 위해 철산소 자기 구슬을 추가하는 등 회로 원리도 및 PCB 레이아웃을 설계할 때 모범 사례를 적용해야 합니다.또한 전원 루프에 충분한 양의 디커플링 콘덴서를 적절히 배치하면 배전망의 임피던스를 최소화할 수 있어 디지털 부하에서 발생하는 소음 문파의 폭을 줄이고 방사선의 위험을 줄일 수 있다.이와 동시에 스위치전원의 페환보상네트워크설계를 최적화하여 안정적인 페환을 실현하여 전압출력을 통제할수 있고 스위치소음문파폭을 최대한 낮출수 있다.노이즈 텍스처 폭을 줄이면 프로토타입의 EMI 위험을 크게 억제할 수 있습니다.
고주파 또는 빠른 상승/하강 신호에 따른 PCB 경로는 EMI의 위험을 줄이기 위해 연속 회로 (예: 접지 평면) 를 의미합니다.궤적은 분할 평면과 구멍을 통과할 수 없습니다.신호가 오버홀을 통해 레이어 간에 전송되어야 하는 경우 신호 오버홀 옆에 하나 이상의 접지 오버홀을 배치하여 수신에서 전송까지의 신호 전류의 반환 경로로 사용해야 합니다.적절한 반환 경로가 없으면 반환 전류가 PCB에서 임의로 전송되고 잠재적 EMI 소스가 될 수 있습니다.
뛰어난 접지 시나리오도 EMI를 최소화하는 핵심 요소입니다.모든 PCB 설계는 반환 신호 전류가 통과할 때 접지 회로가 방사선 송신기를 형성하기 때문에 접지 회로를 피해야 한다.지면을 넓은 참조 평면으로 설계하면 좋은 접지 방안을 구축할 수 있다.무선 주파수, 아날로그 및 디지털 회로와 같은 서로 다른 회로 그룹의 접지 평면은 물리적으로 분리되어야하며 회로 연결은 회로 그룹 사이에서 고주파 노이즈가 퍼지지 않도록 철산소 자기 구슬을 통해 설정되어야합니다.
PCB 레이아웃 설계를 완료한 후에는 EMI 분석 시뮬레이션을 수행하여 PCB가 제조 전에 방사선 발사 위험이 낮은지 확인해야 합니다.EMI 시뮬레이션을 생략하면 PCB의 EMI 성능이 보장되지 않고 재설계가 발생할 수 있습니다.EMI 시뮬레이션 결과가 기술 사양에 부합하면 설계자는 PCB 제조를 시작한 다음 스펙트럼 분석기를 사용하여 프로토타입 PCB를 근접 전자기 스캔할 수 있습니다.EMI 시뮬레이션 및 근접 전자기 스캔과 같은 사전 호환성 테스트는 프로토타입에 대한 설계자의 낮은 EMI에 대한 자신감을 증가시킬 수 있습니다.사전 호환성 테스트가 완료되면 측정 대상 부품은 소음실에서 실제 EMI 순응성 테스트를 수행할 수 있습니다.
아날로그 EMI 분석
PCB 다이어그램 설계가 완료되면 다이어그램 파일을 3D EMI 시뮬레이션을 위해 EMPro 2013.07로 가져옵니다.차등 신호를 선택하여 유한원 3차원 전자장 시뮬레이션을 진행한다.3D 전자기장 시뮬레이션은 전자기 경계 조건과 모형 격자 크기를 설정하고 맥스웰 방정식 그룹을 구하는 과정이다.시뮬레이션 결과의 정확성을 보장하기 위해 경계 크기는 PCB 두께의 8배 이상, 메쉬 크기는 PCB 너비의 1/5보다 작게 설정해야 합니다.3D 전자기장을 실행하는 컴퓨터에는 16G 이상의 메모리와 100G 이상의 저장 용량이 있어야 분석이 원활하게 이루어집니다.
원거리 센서를 설정하여 발사된 전자장을 포착하고 EMPro의 EMI 시뮬레이션 템플릿을 사용하여 원거리 발사 전력을 계산한 다음 10m 거리에 전장 프로브를 설치하여 주파수 응답도를 그립니다.그런 다음 시간 도메인 유한 차분법 (FDTD) 모드를 3D 전자기장 시뮬레이션하고 유한 메타 모드의 시뮬레이션 결과와 비교했습니다.
30MHz ½ 1GHz의 전장 강도 시뮬레이션 그림 (그림 1) (전장 강도 단위는 dB Isla ¼V, 주파수 단위는 GHz) 을 참조하면 복사 전력 수준 (파란 곡선은 FEM 모드 시뮬레이션, 붉은 곡선은 FDTD 모드 시뮬레이션) 이 약 45dB Isla 1/4V FCC 최대 임계값 (녹색 허선) 보다 낮다.
400MHz 근처에 최대 전력 강도 피크(-66.4dBm)가 나타납니다.코일은 근거리 센서로 측정 대상 기기에서 3인치 이내로 이동한다.30kHz 스펙트럼 분석기의 해상도 대역폭은 저소음 베이스 (-80dBm) 측정을 가능하게 하기 때문에 스파이크 (이산 주파수에 따른 복사) 가 선명하게 보인다.마이크로파 암실 원거리 (3m 및 10m) EMI 순응성 테스트를 통과한 프로토타입의 자신감을 강화하기 위해 근접 지역의 피크 출력은 -65dBm보다 낮아야 한다.레드 라인은 CISPR 11 A급의 최대 방사선 방출 전력 수준을 보여줍니다. 30MHz에서 1GHz 사이의 주파수 범위에서 56dB 미만입니다.레드 라인 아래의 갈색 곡선은 Keysight(이전의 Angelen) EMC 가이드에 명시된 보호 벨트를 나타냅니다.방사파의 수직 및 수평 컴포넌트는 각각 파란색과 녹색 커브로 표시됩니다.38dB와 37dB 모두 최대 임계값보다 낮은 400MHz 및 560MHz 주파수에서 두 개의 전력 피크가 나타납니다.
낮은 EMI 회로 설계 및 3D EMI 시뮬레이션 및 근거리 전자기 스캔과 같은 사전 호환성 테스트는 매우 중요합니다.불필요한 PCB 재제조를 피하고 개발 비용과 시간을 절약할 수 있으며 전자제품이 제때 또는 조기 출시될 수 있도록 마이크로파 암실에서 EMI 규정 준수 테스트를 수행하는 시간을 단축할 수 있습니다.
PCB 표면 코팅
A. 전해니켈/금: 이런 코팅이 가장 안정적이지만 가격이 가장 높습니다.
b. 스며든 은판 (Immersiog AG) 은 도금 코팅보다 못하며 전기 이동과 누출이 발생하기 쉽다.
c. 화학 니켈 도금/도금판(ElectrolessNickel?ImmersionAu, ENIG)은 침금 공정이 불안정할 때 블랙디스크가 쉽게 발생한다.
d. 화학 도금, 무연 침석은 아직 완전히 성숙하지 않았다.
e. 뜨거운 바람 다리미 평면 (Sn/Ag/CuHASL), 이 코팅의 생산 공정은 아직 완전히 성숙되지 않았습니다.
f. 유기용접성 방부제(OSP, OrganicSolderabilityReserves)는 이 코팅이 가장 저렴하지만 성능이 가장 떨어진다.OSP 보드를 사용할 때는 보드 용접 디스크의 보호 필름이 고온에서 가열되면 손상되어 용접 가능성이 크게 떨어지기 때문에 보드가 회류 사이와 회류와 웨이브 용접 사이의 저장 시간에 주의해야 합니다.
