PCB 기술 - PCB 보드 제품 내 EMC 설계 기술

현재 전자기기는 인쇄회로기판을 주요 조립 방식으로 하는 각종 전자기기와 시스템에서 여전히 사용되고 있다.설사 회로원리도를 정확하게 설계하고 인쇄회로기판을 잘못 설계한다 하더라도 전자설비의 신뢰성에 불리한 영향을 미치게 된다는것을 실증하였다.예를 들어, PCB 보드의 두 가느다란 평행선이 가까이 있으면 신호 파형이 지연되고 전송선의 끝에 반사 노이즈가 발생합니다.따라서 인쇄회로기판을 설계할 때 정확한 방법을 채택하는 것에 주의해야 한다.

1. PCB 설계 지선은 전자 설비에서 설계되고 접지는 간섭을 제어하는 중요한 방법이다

접지와 차폐가 올바르게 결합되면 대부분의 간섭 문제가 해결될 수 있다.전자 기기의 접지 구조는 크게 시스템 접지, 섀시 접지 (차폐 접지), 디지털 접지 (논리적 접지), 아날로그 접지를 포함한다.지선 설계는 다음 사항에 유의해야 합니다.

1. 단일 접지와 다중 접지를 정확하게 선택

저주파 회로에서 신호의 작업 주파수는 1MHz보다 작고, 그 접선과 부품 사이의 전기 감지 영향은 비교적 작으며, 접지 회로로 형성된 환류는 간섭에 대한 영향이 비교적 크기 때문에 약간의 접지를 채택해야 한다.신호 작동 주파수가 10MHz보다 크면 지선 임피던스가 매우 커집니다.이 경우 지선 임피던스를 최소화하고 가장 가까운 여러 점을 사용하여 접지해야 합니다.작동 주파수가 1ï½10MHz일 경우 약간의 접지를 사용하는 경우 지선의 길이가 파장의 1/20을 초과하지 않아야 하며 그렇지 않을 경우 다중 접지 방식을 사용해야 합니다.

2. 디지털 회로와 아날로그 회로를 분리

회로 기판에는 고속 논리 회로도 있고 선형 회로도 있다.그것들은 가능한 한 분리되어야 하며, 둘의 지선은 혼합되어서는 안 되며, 전원 단자의 지선에 연결되어야 한다.가능한 한 선형 회로의 접지 면적을 늘리다.

3. 접지선을 최대한 굵게 만들기

접지선이 매우 가늘면 전류의 변화에 따라 접지 전위가 변하여 전자 설비의 타이밍 신호 레벨이 불안정하고 소음 방지 성능이 악화된다.따라서 인쇄 회로 기판의 허용 전류를 통과할 수 있도록 접지선은 가능한 한 두꺼워야 합니다.가능하면 접지선의 너비가 3mm보다 커야 합니다.

4. 접지선을 폐쇄회로 만들기

디지털 회로로만 구성된 인쇄회로기판의 지선 시스템을 설계할 때 지선을 폐쇄 고리로 만들면 소음 방지 능력을 현저하게 향상시킬 수 있다.그 이유는 인쇄회로기판에 집적회로 소자가 많기 때문인데, 특히 전력 소모가 많은 소자가 있을 때 지선 두께의 제한으로 접지매듭에 큰 전세차가 발생하여 소음 방지 능력이 떨어지기 때문이다. 접지 구조에 회로가 형성되면전세차가 줄어들고 전자기기의 소음 방지 능력이 향상될 것이다.

2. PCB 설계 전자기 호환성 설계

전자기 호환성이란 전자기기가 각종 전자기 환경에서 조화롭고 효과적으로 작동하는 능력을 말한다.전자기 호환성 설계의 목적은 전자 설비가 각종 외부 간섭을 억제하고 전자 설비가 특정한 전자기 환경에서 정상적으로 작동하도록 하는 동시에 전자 설비 자체가 다른 전자 설비에 대한 전자기 간섭을 줄이는 것이다.

1. 합리적인 선가중치 선택

순식간 전류가 인쇄선로에 미치는 충격 간섭은 주로 인쇄선로의 전감에 의해 발생하기 때문에 인쇄선로의 감응을 최대한 줄여야 한다.인쇄 도선의 전감은 그 길이와 정비례하고 너비와 반비례하기 때문에 짧고 정확한 도선은 방해를 억제하는 데 유리하다.클럭 지시선, 라인 드라이브 또는 버스 드라이브의 신호선은 일반적으로 큰 순간적 전류를 가지고 있으며 인쇄 도선은 가능한 한 짧아야 합니다.분리 소자 회로의 경우 인쇄선의 너비가 1.5mm 정도일 때 요구를 완전히 만족시킬 수 있다;집적회로의 경우 인쇄선의 너비는 0.2에서 1.0mm 사이에서 선택할 수 있습니다.

2. 올바른 연결 정책 적용

동일한 경로설정을 사용하면 컨덕터의 감응을 줄일 수 있지만 컨덕터 간의 상호 감지 및 분포 용량은 증가합니다.배치에 허용되는 경우 메쉬 구조를 사용하여 경로설정하는 것이 좋습니다.구체적인 방법은 PCB의 한쪽을 수평으로 경로설정하고 다른 한쪽을 수직으로 경로설정한 다음 교차공에서 금속화공과 련결하는것이다.PCB 보드 경로설정 간의 간섭을 억제하려면 경로설정 설계 시 장거리 등의 경로설정을 피해야 합니다.

3. 회로기판 설계 디커플링 콘덴서 구성

DC 전원 회로에서 부하의 변화는 전원 소음을 일으킬 수 있습니다.예를 들어, 디지털 회로에서 회로가 한 상태에서 다른 상태로 바뀌면 전원 코드에서 큰 피크 전류가 발생하여 순간적 노이즈 전압이 형성됩니다.디커플링 콘덴서의 구성은 인쇄회로기판의 신뢰성 설계에서 흔히 볼 수 있는 방법으로 부하 변화로 인한 소음을 억제할 수 있다.구성 지침은 다음과 같습니다.

– ª10ï½100uF 전해콘덴서가 전원 입력 단자에 걸쳐 연결됩니다.인쇄회로기판의 위치가 허용되면 100uF 이상의 전해콘덴서를 사용하는 것이 방해에 더 잘 견딜 수 있다.

– 각 집적 회로 칩에 0.01uF의 세라믹 콘덴서를 구성합니다.인쇄 회로 기판의 공간이 작고 설치할 수 없는 경우 4~10개의 칩당 1-10uF 탄탈럼 전해질 콘덴서를 구성할 수 있습니다.이 장치의 고주파 임피던스는 500kHz-20MHz 범위에서 1보다 작고 특히 작습니다.또한 누출 전류는 0.5uA 미만으로 매우 작습니다.

– 소음이 약하고 꺼질 때 전류 변화가 큰 장치 및 ROM, RAM 등의 저장 장치는 칩의 전원 코드 (Vcc) 와 접지 (GND) 사이에 디커플링 콘덴서를 직접 연결해야합니다.

"– 디커플링 콘덴서의 지시선은 너무 길어서는 안 된다, 특히 고주파 바이패스 콘덴서."

4. PCB 설계 인쇄회로기판 크기 및 부품 배치

PCB 크기는 적당해야 합니다.PCB의 크기가 너무 크면 인쇄 회선이 길고 임피던스가 증가하여 소음 방지 능력이 낮아질 뿐만 아니라 비용도 많이 듭니다.다른 논리 회로와 마찬가지로 서로 관련된 부품은 가능한 한 가까이 배치해야 소음 방지 효과를 높일 수 있습니다.클럭 발생기, 트랜지스터 발진기 및 CPU 클럭 입력 단자는 노이즈가 발생하기 쉽기 때문에 서로 더 가까워야 합니다.매우 중요한 것은 소음에 취약한 부품, 저전류 회로 및 고전류 회로가 논리 회로에서 가능한 한 멀리 떨어져 있어야 한다는 것입니다.가능하면 별도의 회로 기판을 만들어야 합니다.

5. 회로기판 설계 및 열 방출 설계

열을 방출하는 데 유리한 각도에서 볼 때, PCB 보드는 직립으로 설치하는 것이 가장 좋으며, 보드와 보드 사이의 거리는 2cm 미만이어서는 안 되며, PCB 보드의 구성 요소의 배열은 일정한 규칙을 따라야 한다:

– 자유 대류 공기 냉각을 사용하는 장치의 경우 집적 회로 (또는 기타 장치) 를 수직으로 배치하는 것이 좋습니다.강제 공기 냉각을 사용하는 장치의 경우 집적 회로 (또는 기타 장치) Row를 수평으로 정렬하는 것이 좋습니다.

– 동일한 PCB 보드의 장치는 가능한 한 열량과 발열 정도에 따라 배치해야 합니다.발열량이 낮거나 내열성이 떨어지는 장비 (예: 소형 신호 트랜지스터, 소형 집적 회로, 전해 콘덴서 등) 는 냉각 기류에 배치해야 한다.가장 위에 있는 공기 흐름 (입구에서), 더 큰 열 저항이나 열 저항을 가진 장치 (예: 전력 트랜지스터, 대형 집적 회로 등) 는 냉각 기류의 가장 하류에 배치됩니다.

– 수평 방향에서 고출력 부품은 가능한 한 PCB 보드의 가장자리에 접근하여 전열 경로를 단축합니다.수직 방향에서 고출력 부품은 가능한 한 PCB 보드의 상단에 접근하여 다른 부품의 온도에 대한 이러한 부품의 영향을 줄입니다.

– 온도 민감 장치는 가장 낮은 온도 (예: 장치 하단) 에 배치하는 것이 좋습니다.가열 장치 위에 직접 배치하지 마십시오.수평면에서 여러 장치를 분리하는 것이 좋습니다.

– 장비에서 PCB 보드의 발열은 주로 공기 흐름에 의존하므로 설계 시 공기 흐름 경로를 검토하고 장비 또는 인쇄 회로 기판을 합리적으로 구성해야 합니다.공기가 흐를 때, 그것은 항상 저항력이 낮은 곳에서 흐르는 경향이 있기 때문에, 인쇄회로기판에 설비를 배치할 때, 어떤 구역에 큰 공역을 남기는 것을 피한다.