Teknik PCB - Arahan rancangan PCB terbaik untuk mengurangi EMI

Semua papan sirkuit elektronik dirancang untuk membenarkan atau bahkan meningkatkan aliran elektron untuk mencapai tujuan prestasi tertentu. Tindakan-semasa ini melewati laluan tertutup-menghasilkan medan magnetik yang diprojektkan ke luar dan mengalir tegak ke semasa. Apabila terdapat komponen elektronik atau laluan isyarat dekat di medan, gangguan elektromagnetik (EMI) berlaku. Untuk ramai rancangan PCBA, terutama papan sirkuit kelajuan tinggi, mengawal jumlah EMI adalah pertimbangan utama yang mesti dikendalikan dengan sesuai. Untuk papan sirkuit dengan komponen klasifikasi sink panas, kaedah biasa adalah untuk melaksanakan desain penapis EMI. Walaupun penapis berkesan, sebagai perancang papan sirkuit, mengetahui panduan reka PCB lain untuk mengurangi EMI adalah bahawa anda mungkin perlu sering menggunakan Alat.

EMC dan EMI: Apa bezanya?

Kebanyakan PCBA bukan satu-satunya peralatan elektronik atau elektrik dalam produk. Oleh itu, sebelum kita bergerak ke dalam isu-isu EMI papan tunggal, ia berguna untuk mempunyai makro atau sistem-aras pemahaman isu-isu EMI. Sama seperti tenaga elektromagnetik dikeluarkan dari komponen tunggal, konduktor atau jejak, ia juga akan radiasi ke dalam persekitaran dari papan sirkuit sendiri; Jika and a belum pernah mempunyai ia sebelumnya, letakkan meter Gauss dekat PCB dan anda akan mendapat bacaan. Apabila papan berbilang dekat, ia menjadi penting untuk mencapai kompatibilitas elektromagnetik atau EMC.

EMC boleh dianggap sebagai mencapai harmoni yang boleh diterima atau keseimbangan antara komponen elektromagnetik sehingga jumlah gangguan adalah minimal atau sekurang-kurangnya cukup rendah sehingga ia tidak menghalangi operasi normal secara signifikan. Malangnya, penghapusan semua EMI belum mungkin; bagaimanapun, memperoleh EMC adalah. EMI sebenarnya mana-mana gangguan dari sumber elektromagnetik, biasanya merujuk gangguan pada PCBA tunggal. Klasifikasi ini cukup untuk menyelidiki masalah, kerana mengurangkan EMI pada papan sirkuit dan dari papan sirkuit berkontribusi ke EMC persekitaran operasi papan sirkuit.

Dari mana PCB EMI berasal?

Elektromagnetisme melampaui julat frekuensi tak terbatas dan hampir di mana-mana. Selain itu, seperti yang menunjukkan dalam gambar di bawah, ia dihasilkan oleh banyak alat, peralatan dan produk yang kita gunakan setiap hari.

Spektrum elektromagnetik

Selama ada semasa, ada kemungkinan EMI. Untuk PCBA, sumber EMI boleh dibahagi menjadi salah satu kategori berikut:

Elemen

Komponen elektronik dan komponen-terutama peranti kuasa tinggi seperti pemproses, FPGA, penyembah, penghantar, dan antena-boleh mempunyai kesan yang signifikan pada EMI. Selain itu, komponen tukar boleh menghasilkan gangguan pemusnah.

Isyarat dan jejak

EMI juga boleh dijana sepanjang jejak atau pada titik pin dan sambungan. Contohnya, laluan pasangan perbezaan yang tidak seimbang boleh menyebabkan penyesalan isyarat dan refleksi sepanjang laluan pemindahan, yang mungkin mempengaruhi integriti isyarat secara berat atau kemampuan untuk mengenalpasti isyarat dengan tepat, menyebabkan perilaku sirkuit yang salah. Selain itu, disebabkan kapasitasi tersesat, sambungan tidak diinginkan mungkin membentuk antara laluan isyarat dan pesawat tanah.

Sumber luaran

Jika papan sirkuit terlalu dekat dengan sumber radiasi (mungkin papan sirkuit atau komponen lain), EMI mungkin diperkenalkan ke dalam PCBA anda. Vibrasi atau pergerakan peralatan atau peralatan lain dalam persekitaran papan sirkuit juga boleh menghasilkan harmonik.

Jelas, menghapuskan semua sumber potensi EMI adalah tugas yang sukar. Untungnya, panduan rancangan PCB untuk mengurangi EMI boleh dikembangkan untuk membantu mengurangi bunyi dan mencapai EMC.

Arahan rancangan PCB terbaik untuk mengurangi EMI

Memahami sumber EMI yang mungkin mempengaruhi papan anda adalah penting untuk mengembangkan strategi untuk mengurangi ancaman kekal ini kepada prestasi PCBA. Selain itu, melihat EMI dari sudut pandangan sumber, di mana kaedah minimisasi ditujukan kepada sumber tertentu, ia boleh menjadi kedudukan yang baik untuk merancang set panduan merancang PCB untuk mengurangi EMI.

Kurangkan komponen EMI

Seperti yang disebutkan tadi, komponen mungkin sumber utama radiasi EM, yang tidak hanya akan mempengaruhi operasi di atas kapal, tetapi juga merusak PCBA luar dan sirkuit elektronik. Oleh itu, menentukan tindakan untuk mengurangkan kesan negatif (terdaftar di bawah) adalah penting untuk panduan pengurangan EMI yang baik.

Bagaimana mengurangi EMI komponen

Pilih komponen tenaga rendah sebanyak mungkin

Salah satu generator EMI terbesar di papan sirkuit adalah komponen yang memerlukan banyak kuasa. Dengan dorongan untuk mengurangi konsumsi kuasa, alternatif sering ditemui yang tidak mengorbankan fungsi atau kualiti.

Isolate different types of components

Praktik reka yang baik adalah untuk sentiasa mengumpulkan komponen yang mengendalikan jenis isyarat yang sama. Contohnya, komponen digital patut dekat dengan komponen digital lain dan terpisah dari peralatan analog.

Mengguna pagar PCB

Alat lain untuk mengurangi EMI adalah untuk menutup komponen atau sub-sirkuit dalam pagar; seperti cincin pelindung PCB dan kandang Faraday. Ini juga boleh mengurangkan radiasi ke persekitaran sekitar papan sirkuit.

Ambil teknologi penyebaran panas

Untuk komponen elektronik, tenaga menghasilkan panas. Oleh itu, air panas yang efisien dan melalui lubang boleh membantu mengurangi EMI.

Selain mengurangi EMI komponen, cara jejak berfungsi juga akan mempengaruhi besar EMI papan sirkuit.

Design bentangan PCB untuk mengeminimis EMI

Salah satu pertimbangan yang paling penting apabila meletakkan papan sirkuit adalah pitch. Ini termasuk memastikan ruang dan jarak ketakutan antara komponen konduktif adalah sesuai.

Kekalkan kebebasan yang cukup penting untuk minimumkan EMI

Bagaimana mengurangi EMI dari isyarat dan pesawat

Tinggalkan cukup ruang antara jejak isyarat

Faktor yang paling penting dalam mengurangi EMI antara jejak adalah ruang atau ruang. Ikuti cadangan CM anda, yang sepatutnya berdasarkan standar IPC.

Pastikan kapasitor pemisahan dan bypass didarat

Kapensiensi hilang sukar untuk dihindari; bagaimanapun, kesannya boleh diminta dengan meletakkan kondensator sebanyak mungkin kepada pin ke tanah.

Guna penapisan EMI yang baik

Kebanyakan rancangan, terutama di mana isyarat digital digunakan, termasuk peranti tukar yang menghasilkan gangguan isyarat. Dalam kes ini, cara terbaik untuk meningkatkan kesetiaan isyarat adalah penapisan.

Minimumkan panjang laluan kembalian

Gelung tanah sepatutnya pendek yang mungkin.

Pastikan jejak perbezaan sama

Untuk laluan isyarat berbeza, pasangan jejak mesti cermin satu sama lain. Ini termasuk panjang jejak, berat tembaga, dan jarak konstan. Jika perlu, zigzag patut digunakan untuk menjaga panjang dan jarak.

Lupakan sudut tajam

Apabila kabel, sila guna pinggir pusing selain dari sudut tajam, yang boleh menyebabkan refleksi disebabkan perubahan keterangan impedance.

Jangan letak lapisan konduktif di sebelah satu sama lain

Anda tidak sepatutnya meletakkan dua lapisan konduktif sebelah sebelah dalam tumpukan PCB. Lebih baik untuk memisahkan mereka dengan pesawat tanah.

Berpisahkan pesawat tanah dengan hati-hati

Lebih baik menggunakan dasar terpisah untuk jenis isyarat yang berbeza. Namun, jika anda menggunakan kapal terbagi tanah, pastikan menggunakan titik tunggal untuk menggabungkan tanah.

Bentangan PCB (termasuk kumpulannya) sangat penting untuk mempromosikan integriti isyarat yang baik dan mengurangkan EMI. Namun, jika EMI luaran tidak didalam, mana-mana set panduan reka PCB untuk mengurangi EMI tidak lengkap.

Lupakan EMI luaran

Memminimis EMI luaran sangat penting untuk integriti isyarat dan operasi sirkuit pada papan sirkuit dan EMC persekitaran pemasangan PCBA. Tindakan yang boleh diambil termasuk berikut.

Bagaimana mengurangi EMI dari sumber luaran

Guna perisai

Secara umum, perisai dilaksana pada komponen atau litar-litar tertentu. Mereka berbeza dari pagar dalam bahawa mereka biasanya dibuat dari bahan yang mengisolasi dan ditempatkan di atas bahagian-bahagian atau mengelilinginya sepenuhnya.

Guna shell

Penutup biasanya dianggap sebagai peranti keselamatan. Namun, penyamaran juga boleh secara efektif melindungi papan sirkuit dari sampah dan EMI dari sumber luar.

Semua panduan rancangan PCB yang dibincangkan di atas untuk komponen, bentangan, dan sumber luaran boleh mengurangkan EMI secara efektif pada papan sirkuit dan menyumbangkan ke EMC persekitaran operasi papan sirkuit. Namun, sama ada ini diperlukan bergantung pada rancangan anda, fungsi, dan tujuan prestasi. Oleh itu, anda patut berusaha untuk optimize rancangan anda untuk mengurangi EMI, lebih baik menggunakan alat analisis (seperti PSpice Cadence).