Berita PCB - Rancangan PCB berdasarkan kompatibilitas elektromagnetik

0 Hadapan

PCB adalah pendekatan untuk Papan Sirkuit Cetak dalam bahasa Inggeris. Secara umum, corak konduktif yang dibuat dari sirkuit dicetak, komponen dicetak atau kombinasi kedua-dua pada bahan mengisolasi menurut rancangan terdahulu dipanggil sirkuit dicetak. Corak konduktif yang menyediakan sambungan elektrik diantara komponen pada substrat pengisihan dipanggil sirkuit cetak. Dengan cara ini, sirkuit cetak atau papan selesai sirkuit cetak dipanggil papan sirkuit cetak, juga dipanggil papan sirkuit cetak atau papan sirkuit cetak. Papan PCB tidak boleh dipisahkan dari hampir semua peralatan elektronik yang kita boleh lihat, dari jam elektronik, kalkulator, komputer tujuan umum, ke komputer, peralatan elektronik komunikasi, penerbangan, aerospace, sistem senjata tentera, selama ada komponen elektronik seperti sirkuit terintegrasi. Peranti dan sambungan elektrik mereka semua menggunakan PCB, dan prestasinya secara langsung berkaitan dengan kualiti peralatan elektronik. Dengan pembangunan cepat teknologi elektronik, produk elektronik menjadi semakin kelajuan tinggi, sensitiviti tinggi, dan densiti tinggi. Tenderasi ini telah menyebabkan masalah elektromagnetik yang serius (EMC) dan gangguan elektromagnetik dalam rekaan papan sirkuit PCB. Rancangan kompatibilitas elektromagnetik telah menjadi masalah teknikal untuk diselesaikan dengan segera dalam rancangan PCB.

1 Kompatibiliti Elektromagnetik

Kompatibiliti Elektromagnetik (Kompatibiliti Elektro-Magnetik, EMC untuk pendek) adalah disiplin komprensif yang muncul, yang terutama mempelajari gangguan elektromagnetik dan masalah anti-gangguan. Kompatibiliti elektromagnetik bermakna bahawa peralatan atau sistem elektronik tidak mengurangi indeks prestasi disebabkan gangguan elektromagnetik di bawah aras persekitaran elektromagnetik tertentu, dan radiasi elektromagnetik yang dijana oleh mereka tidak lebih besar daripada aras had terbatas, dan tidak mempengaruhi operasi normal sistem lain. Dan mencapai tujuan untuk tidak mengganggu antara peralatan dan peralatan, sistem dan sistem, dan bekerja bersama dengan cara yang dipercayai. Interferensi elektromagnetik (EMI) disebabkan oleh sumber gangguan elektromagnetik yang memindahkan tenaga ke sistem sensitif melalui laluan sambungan. Ia termasuk tiga bentuk asas: kondukti dengan wayar dan wayar tanah biasa, dan melalui radiasi ruang atau sambungan lapangan dekat. Praktik telah membuktikan bahawa walaupun skema sirkuit dirancang dengan betul dan papan sirkuit cetak tidak dirancang dengan betul, ia akan mempunyai kesan negatif pada kepercayaan peralatan elektronik. Oleh itu, memastikan kompatibilitas elektromagnetik papan sirkuit dicetak adalah kunci untuk semua rancangan sistem.

1.1 Interferensi Elektromagnetik (EMI)

Apabila masalah EMI berlaku, ia perlu dijelaskan oleh tiga unsur: sumber gangguan, laluan penyebaran dan penerima.

Oleh itu, jika kita mahu mengurangi gangguan elektromagnetik, kita perlu memikirkan penyelesaian pada tiga elemen ini. Di bawah kita terutama membincangkan teknologi kawat papan sirkuit cetak.

2 Teknologi kabel untuk papan sirkuit dicetak

Kabel papan sirkuit cetak yang baik (PCB) adalah faktor yang sangat penting dalam kompatibilitas elektromagnetik.

2.1 Ciri-ciri asas PCB

PCB terdiri dari siri laminasi, kabel dan perawatan prepreg pada tumpukan menegak. Dalam PCB berbilang lapisan, perancang akan meletakkan garis isyarat pada lapisan luar untuk memudahkan penyahpepijatan.

Kabel pada PCB mempunyai impedance, kapasitas dan ciri-ciri induksi.

Impedansi: Impedansi kawat ditentukan oleh berat tembaga dan kawasan salib. Contohnya, satu ons tembaga mempunyai O. 49 m Ω/impedance per unit area. Kapacitans: Kapacitans kawat ditentukan oleh pengisih (EoEr), jangkauan semasa (A), dan jarak garis (h). Diungkapkan oleh persamaan sebagai C=EoErA/h, Eo adalah konstan dielektrik ruang bebas (8.854 pF/m), dan Er adalah konstan dielektrik relatif bagi substrat PCB (4.7 dalam gulungan FR4).

Induktansi: Induktansi kawat disebarkan secara bersamaan dalam kawat, kira-kira 1 nH/m.

Untuk 1 ons wayar tembaga, dalam O.D. Dalam kes 25 m m (10 juta) tebal FR4 gulung, wayar lebar 0.5 mm (20 juta) dan panjang 20 mm (800 juta) di atas lapisan tanah boleh menghasilkan 9.8 m ♧ impedance, 20 nH Induktan dan kapasitas sambungan 1.66 pF dengan tanah. Mengbandingkan nilai di atas dengan kesan parasitik komponen, ini tidak terlihat, tetapi jumlah semua kawat mungkin melebihi kesan parasitik. Oleh itu, desainer mesti mempertimbangkan ini. Arahan umum untuk kabel PCB:

(1) meningkatkan jarak jejak untuk mengurangkan salib sambungan kapasitif;

(2) Letakkan garis kuasa dan garis tanah secara selari untuk optimumkan kapasitasi PCB;

(3) Jalan garis frekuensi tinggi sensitif jauh dari garis kuasa bunyi tinggi;

(4) Lebarkan garis kuasa dan garis tanah untuk mengurangi halangan garis kuasa dan garis tanah.

2.2 Divisi

Segmen merujuk kepada penggunaan segmen fizik untuk mengurangkan sambungan antara jenis berbeza garis, terutama melalui garis kuasa dan garis tanah.

Contoh untuk membahagi 4 jenis sirkuit berbeza menggunakan teknik pembahagian. Di atas pesawat tanah, gunung bukan metalik digunakan untuk mengisolasi empat pesawat tanah. L dan C digunakan sebagai penapis bagi setiap bahagian papan. Kurangkan sambungan antara pesawat kuasa sirkuit berbeza. Sirkuit digital kelajuan tinggi diperlukan untuk ditempatkan di pintu masuk kuasa kerana permintaan kuasa segera yang lebih tinggi. Sirkuit antaramuka mungkin memerlukan pelepasan elektrostatik (ESD) dan peranti atau sirkuit pemahaman sementara. Untuk L dan C, lebih baik menggunakan nilai berbeza L dan C, daripada satu L dan C besar, kerana ia boleh menyediakan ciri-ciri penapisan berbeza untuk sirkuit berbeza.

2.3 Memutuskan antara bekalan kuasa setempat dan IC

Pemisahan setempat boleh mengurangkan penyebaran bunyi sepanjang saluran bekalan kuasa. Kondensator bypass kapasitas besar yang disambung antara port input kuasa dan PCB bertindak sebagai penapis ripple frekuensi rendah dan pada masa yang sama dengan reservoir potensi untuk memenuhi permintaan kuasa tiba-tiba. Selain itu, seharusnya terdapat pemasangan kondensator antara bekalan kuasa dan tanah setiap IC. Kondensator pemisahan ini sepatutnya hampir mungkin dengan pins. Ini akan membantu penapis bunyi tukar IC.

2.4 Teknologi mendarat

teknologi grounding dilaksanakan kepada kedua-dua PCB berbilang lapisan dan PCB-lapisan tunggal. Tujuan teknologi mendarat adalah untuk mengurangi pengendalian tanah, dengan itu mengurangi potensi loop tanah dari sirkuit kembali ke sumber kuasa.

(1) Kabel tanah PCB lapisan tunggal

Dalam PCB lapisan tunggal (sisi tunggal), lebar wayar tanah sepatutnya sebanyak mungkin, dan sepatutnya sekurang-kurangnya 1,5 mm (60 mil). Kerana wayar bintang tidak boleh dilaksanakan pada PCB lapisan tunggal, perubahan dalam pelompat dan lebar wayar tanah patut disimpan ke minimum, jika tidak ia akan menyebabkan perubahan dalam impedance baris dan induktan.

(2) Kabel tanah PCB lapisan ganda

Dalam PCB lapisan-dua (dua-sisi), kawalan matriks grid/titik tanah dipilih untuk sirkuit digital. Kaedah kabel ini boleh mengurangi impedance tanah, gelung tanah dan gelung isyarat. Seperti dalam PCB lapisan tunggal, lebar garis tanah dan kuasa sepatutnya sekurang-kurangnya 1.5 mm. Bentangan lain adalah untuk meletakkan pesawat tanah di satu sisi dan garis isyarat dan kuasa di sisi lain. Dalam perjanjian ini, gelung tanah dan impedance akan dikurangi lebih lanjut, dan kondensator pemisah boleh ditempatkan sebanyak mungkin antara garis bekalan kuasa IC dan lapisan tanah.

(3) Cincin perlindungan

Cincin perlindungan adalah teknologi mendarat yang boleh mengisolasi persekitaran bunyi (seperti arus frekuensi radio) di luar cincin. Ini kerana tiada aliran semasa melalui cincin perlindungan dalam operasi normal.

(4) Kapansasi PCB

Pada papan pelbagai lapisan, kapasitasi PCB dijana oleh lapisan pengisihan tipis yang memisahkan permukaan bekalan kuasa dan tanah. Pada papan satu lapisan, pengaturan selari garis kuasa dan garis tanah juga akan menyebabkan kesan kapasitif ini. Salah satu keuntungan kondensator PCB ialah ia mempunyai balas frekuensi yang sangat tinggi dan inductans siri rendah yang disebarkan secara bersamaan di seluruh permukaan atau seluruh garis. Ia sama dengan kondensator pemisah yang disebarkan secara bersamaan di seluruh papan. Tiada komponen diskret tunggal mempunyai ciri ini.

(5) Sirkuit kelajuan tinggi dan sirkuit kelajuan rendah

Sirkuit kelajuan tinggi patut ditempatkan lebih dekat dengan pesawat tanah, dan sirkuit kelajuan rendah patut ditempatkan lebih dekat dengan pesawat kuasa.

(6) Penisi tembaga tanah

Dalam beberapa sirkuit analog, kawasan papan sirkuit yang tidak digunakan ditutup oleh pesawat tanah besar untuk menyediakan perisai dan meningkatkan kemampuan pemisahan. Tetapi jika kawasan tembaga ditangguh (misalnya, ia tidak tersambung ke tanah), maka ia mungkin bertindak sebagai antena dan akan menyebabkan masalah kesesuaian elektromagnetik.

(7) Pesawat tanah dan pesawat kuasa dalam PCB berbilang lapisan

Dalam PCB berbilang lapisan, disarankan untuk meletakkan pesawat kuasa dan pesawat tanah dalam lapisan bersebelahan secepat mungkin untuk menghasilkan kapasitasi PCB besar di seluruh papan. Isyarat kritik paling cepat sepatutnya dekat dengan satu sisi pesawat tanah, dan isyarat bukan kritik sepatutnya ditempatkan dekat dengan pesawat kuasa.

(8) Keperlukan kuasa

Apabila sirkuit memerlukan lebih dari satu bekalan kuasa, gunakan grounding untuk memisahkan setiap bekalan kuasa. Tetapi ia adalah mustahil untuk mendarat beberapa titik dalam PCB lapisan tunggal. Satu penyelesaian adalah untuk memisahkan tali kuasa dan wayar tanah dari satu bekalan kuasa dari tali kuasa dan wayar tanah lain. Ini juga membantu untuk menghindari sambungan bunyi antara bekalan kuasa.

3 Perhatian akhir

Kaedah dan teknik berbeza yang diperkenalkan dalam artikel ini menyebabkan meningkatkan ciri-ciri EMC PCB. Sudah tentu, ini hanya sebahagian daripada rancangan EMC. Biasanya, bunyi refleksi, bunyi emisi radiasi, dan gangguan disebabkan oleh isu teknikal proses lain mesti dianggap. Dalam rancangan sebenar, menurut keperluan sasaran dan syarat rancangan rancangan, tindakan gangguan anti-elektromagnetik yang masuk akal perlu diterima untuk rancangan papan sirkuit PCB dengan prestasi EMC yang baik.