PCB 기술 - PCB 패시브 부품의 숨겨진 특성 분석

PCB 패시브 컴포넌트는 전체 전자 산업에서 IC와 동일한 위치를 차지합니다.그들은 상류에 위치하여 전자 제품의 중요한 구성 부분이다.전자 회로에는 유원 부품과 무원 부품이 있다.이른바 무원소자는 전기를 받지 않고 작업할수 있으며 전류와 전압을 조절하고 정전기를 저장하며 전자기교란을 방지하고 전류불순물을 려과하는 등 기능을 산생할수 있다.

유원 소자에 비해 유원 소자의 전압이 변하면 저항과 임피던스는 변하지 않는다.

소스 없는 부품은 저항기, 센서, 콘덴서 등 세 가지 종류의 제품을 포함할 수 있다.

전통적으로 EMC 는 "흑마법" 으로 간주되어 왔습니다.사실 EMC 는 수학 공식을 통해 이해할 수 있습니다.그러나 이러한 수학 방정식은 사용 가능한 수학 분석 방법이 있더라도 실제 EMC 회로 설계에는 여전히 너무 복잡합니다.다행히도 대부분의 실제 작업에서 엔지니어는 EMC 사양에 존재하는 복잡한 수학 공식과 이론적 기초를 완전히 이해할 필요가 없습니다.간단한 수학 모델을 사용하면 EMC 요구 사항을 충족하는 방법을 이해할 수 있습니다.

이 문서에서는 인쇄 회로 기판의 소스 없는 컴포넌트의 숨겨진 행동과 특성을 간단한 수학 공식과 전자기 이론으로 설명합니다.엔지니어가 EMC 표준을 준수하기 위해 전자 제품을 설계해야 합니다.반드시 기본 지식을 갖추어야 한다.

1. 도선과 PCB 흔적선

전선, 흔적선, 고정 프레임 등 볼품없어 보이는 부품은 종종 무선 주파수 에너지의 가장 좋은 송신기 (즉, EMI의 원천) 가 된다.각 소자에는 실리콘 조각의 접합선과 저항기, 콘덴서, 센서의 핀을 포함한 전기 감각이 있습니다.모든 도선이나 흔적선은 숨겨진 기생용량과 감각을 포함한다.이러한 기생 컴포넌트는 컨덕터의 임피던스에 영향을 주고 주파수에 매우 민감합니다.LC(자공명 주파수 결정)의 값과 PCB 자국선의 길이에 따라 소자와 PCB 자국선에서 자공명(자가공명)을 발생시켜 효율적인 방사선 안테나를 형성할 수 있다.

낮은 주파수에서 도선은 일반적으로 저항 특성만 가지고 있다.그러나 고주파에서 도선은 전기 감각의 특성을 가지고 있다.고주파로 변하기 때문에 임피던스가 변경되고 컨덕터나 PCB 트랙과 접지 사이의 EMC 설계가 변경됩니다.이 경우 접지 평면과 접지망을 사용해야 합니다.

도선과 PCB 흔적선 사이의 주요 차이점은 도선이 원형이고 흔적선이 직사각형이라는 것이다.도선 또는 흔적선의 임피던스에는 저항 R 및 감지 XL = 2ÍfL이 포함됩니다.이 임피던스는 고주파에서 Z=R+j XL j2ÍfL로 정의되며 임피던스 Xc=1/2ࠂfC는 존재하지 않습니다.주파수가 100kHz 이상이면 저항보다 큰 감응을 가집니다.이때 도선이나 흔적선은 더 이상 저저항 연결 도선이 아니라 전감이다.일반적으로 오디오 주파수 이상에서 작동하는 전선이나 흔적선은 전기 감각으로 간주되어야하며 더 이상 저항으로 간주되어서는 안되며 무선 주파수 안테나가 될 수 있습니다.

대부분의 안테나 길이는 주파수의 1/4 또는 1/2 파장과 같습니다.따라서 EMC 사양에서는 갑자기 고성능 안테나로 변하기 때문에 컨덕터나 트레일러가 특정 주파수의 섬 / 20 이하에서는 작동하지 않습니다.전기 감각과 용량은 회로의 공명을 일으킬 수 있는데, 이런 현상은 그것들의 규격에 기록되지 않을 것이다.

예를 들어, R=57m, 8nH/cm의 10cm의 흔적선이 있다고 가정하면 총 감전값은 80nH입니다.100kHz에서 50m의 감지 저항을 얻을 수 있다.주파수가 100kHz를 초과하면 이 흔적선은 전감으로 변하며 그 저항값은 홀시할수 있다.따라서 주파수가 150MHz를 초과하면 이 10cm 흔적선은 효과적인 방사선 안테나를 형성한다.150MHz일 때 파장이 2m이기 때문에 10cm = 흔적선 길이입니다.주파수가 150MHz보다 크면 파장 Isla가 더 작아지고 1/4 Isla 또는 1/2 Isla 값이 흔적선의 길이 (10cm) 에 가까워지기 때문에 점차 완벽한 안테나를 형성합니다.

2. 저항

저항기는 PCB에서 가장 일반적인 부품입니다.저항기의 재료 (탄소 합성, 탄소 필름, 암모, 권선 유형 등) 는 주파수 응답의 영향과 EMC의 영향을 제한합니다.와이어 감쇠 저항기는 고주파 응용에 적합하지 않다. 왜냐하면 도선 중의 전기 감각이 너무 크기 때문이다.비록 탄소막저항기는 전기감각을 함유하고있지만 때로는 고주파응용에 적용되기도 한다. 왜냐하면 발을 끌어당기는 전기감각이 크지 않기때문이다.

3. PCB 용량

콘덴서는 일반적으로 전원 버스에 사용되며 디커플링, 바이패스 및 고정된 직류 전압 및 전류 (대용량) 기능을 제공합니다.진정한 순수한 콘덴서는 자체 공명 주파수에 도달할 때까지 콘덴서 값을 유지합니다.이 자체 공명 주파수를 초과하면 커패시터의 특성은 전기 감각처럼 변할 것이다.이것은 공식으로 설명할 수 있습니다: Xc=1/2ÍfC, Xc는 내성 (섬) 입니다.예를 들어, 10kHz에서 1.6 ° 의 내성을 가진 10 ° f의 전해 콘덴서;100MHz에서 160 섬으로 떨어졌습니다.따라서 100MHz에서 단락 효과가 발생하는 것이 EMC 에 이상적입니다.그러나 커패시터의 전기 매개변수: 동등한 직렬 감지(ESL) 및 동등한 직렬 저항(ESR)은 1MHz 미만의 주파수에서만 작동하도록 커패시터가 제한됩니다.

PCB 콘덴서의 사용도 핀 감지 및 부피 구조와 관련이 있습니다.이러한 요소들은 기생 전감의 수량과 크기를 결정한다.콘덴서의 용접사 사이에는 기생 전감이 존재한다.콘덴서가 자체 공명 주파수를 초과하면 콘덴서를 전기 감각처럼 표현합니다.그래서 콘덴서는 본래의 기능을 잃었다.