PCB科技 - 减少電磁干擾的最佳PCB設計準則

所有電子電路板的設計都允許甚至增强電子流，以實現某些效能目標. 通過閉合路徑的電流會產生一個向外投影並垂直於電流流動的磁場. 當現場附近有電子元件或訊號路徑時, electromagnetic interference (EMI) occurs. 對於許多人來說 PCBA 設計, 特別是高速電路板, 控制電磁干擾量是必須充分管理的首要考慮事項. 對於帶有散熱器分類組件的電路板, 通常的方法是實現EMI濾波器設計. 雖然篩檢程式是有效的, 作為電路板設計師, 瞭解其他人 印刷電路板 减少電磁干擾的設計準則是，您可能需要經常使用工具.

EMC和EMI：有什麼區別？

最 PCBAs不是產品中唯一的電子或電氣設備. 因此, 在我們深入研究單板電磁干擾問題之前, 從宏觀或系統層面理解電磁干擾問題很有幫助. 正如電磁能量是從單個組件發射的一樣, 導線或軌跡, 它還將從電路板本身輻射到環境中； 如果你以前沒有吃過, 將高斯計放置在 印刷電路板 你會得到一個讀數. 當多個電路板靠在一起時, 實現電磁相容性或EMC變得非常重要.

EMC可以被視為在電磁組件之間實現可接受的和諧或平衡，從而使干擾量最小或至少足够低，不會顯著阻礙正常工作。 不幸的是，消除所有電磁干擾尚不可能； 然而，獲得EMC是一件困難的事。 電磁干擾實際上是來自電磁源的任何干擾，通常指單個印刷電路板上的干擾。 這種分類足以研究該問題，因為最小化電路板上和來自電路板的電磁干擾有助於提高電路板工作環境的電磁相容性。

印刷電路板 EMI來自哪裡？

電磁跨越無限的頻率範圍，幾乎無處不在。 此外，如下圖所示，它是由我們每天使用的許多工具、設備和產品生產的。

電磁頻譜

只要有電流，就有可能出現電磁干擾。 對於PCBA，電磁干擾源可分為以下類別之一：

要素

電子元件和組件，尤其是處理器、FPGA、放大器、發射器和天線等大功率設備，可能會對EMI產生重大影響。 此外，開關元件會產生相消干擾。

訊號和跟踪

電磁干擾也可以沿軌跡或在引脚和連接器點產生。 例如，不平衡差分對路由可能導致訊號衰减和沿傳輸路徑的反射，這可能嚴重影響信號完整性或準確識別訊號的能力，導致錯誤的電路行為。 此外，由於雜散電容，可能在訊號路徑和接地層之間形成不必要的耦合。

外部源

如果電路板離輻射源太近（可能是另一個電路板或組件），EMI可能會被引入PCBA。 電路板環境中其他設備或設備的振動或移動也可能產生諧波。

明顯地, 消除所有潜在的電磁干擾源是一項困難的任務. 對於tunately, 印刷電路板設計 guidelines to reduce EMI can be developed to help minimize noise and achieve EMC.

减少電磁干擾的最佳印刷電路板設計準則

瞭解可能影響董事會的電磁干擾源對於製定戰畧以緩解這種對PCBA效能的持續威脅至關重要。 此外，從源的角度來看電磁干擾，其中最小化方法針對特定源，囙此可以設計一組印刷電路板設計準則來减少電磁干擾。

减少部件電磁干擾

如前所述，元件可能是電磁輻射的主要來源，這不僅會影響車載操作，還會損壞外部PCBA和電子電路。 囙此，確定緩解其負面影響的措施（如下所列）對於良好的電磁干擾减少指南至關重要。

如何降低組件的電磁干擾

儘量選擇低功耗組件

電路板上最大的電磁干擾發生器之一是需要大量功率的部件。 隨著降低功耗的努力，通常可以找到不犧牲功能或質量的替代方案。

隔離不同類型的組件

一個好的設計實踐是始終將處理相同類型訊號的組件放在一起。 例如，數位元件應靠近其他數位元件，並與類比設備隔離。

使用印刷電路板圍欄

另一種减少電磁干擾的工具是將元件或子電路封裝在圍欄中； 例如印刷電路板防護環和法拉第籠。 這些還可以有效减少對電路板周圍環境的輻射。

採用散熱科技

對於電子元件，能量產生熱量。 囙此，高效的散熱器和通孔可以極大地幫助减少電磁干擾。

除了减少元件的電磁干擾外，記錄道的工作方式也將極大地影響電路板的電磁干擾。

最小化電磁干擾的印刷電路板佈局設計

在佈置電路板時，最重要的考慮因素之一是間距。 這包括確保導電部件之間的間隙和爬電距離足够。

保持足够的間隙對於最小化電磁干擾至關重要

如何减少訊號和平面的電磁干擾

在訊號記錄道之間留有足够的間隙

减少記錄道之間電磁干擾的最重要因素是間距或間隙。 遵循CM的建議，該建議應基於IPC標準。

確保去耦和旁路電容器接地

雜散電容難以避免； 然而，可以通過將電容器放置在盡可能靠近引脚接地的位置來緩解其影響。

使用良好的EMI濾波

大多數設計，尤其是在使用數位信號的情况下，包括產生訊號失真的開關設備。 在這些情况下，提高訊號保真度的最佳方法是濾波。

最小化返回路徑的長度

接地回路應盡可能短。

確保微分軌跡相同

對於差分訊號路徑，軌跡對必須相互鏡像。 這包括軌跡長度、銅重量和恒定間距。 如有必要，應使用之字形保持長度和間距。

避免尖角

接線時，請使用圓角而不是尖角，因為尖角可能會由於特性阻抗修改而引起反射。

不要將導電層相鄰放置

切勿在印刷電路板堆棧中並排放置兩個導電層。 最好通過地平面將它們分開。

小心地分離地平面

對於不同的訊號類型，最好使用單獨的接地。 但是，如果確實使用分割地平面，請確保使用單個點合併地面。

印刷電路板佈局（包括其堆疊）對於促進良好的信號完整性和减少EMI非常重要。 然而，如果沒有解决外部電磁干擾問題，任何一套减少電磁干擾的印刷電路板設計指南都是不完整的。

避免外部電磁干擾

最小化外部EMI對於電路板上的信號完整性和電路操作以及PCBA安裝環境的EMC非常重要。 可以採取的措施包括以下內容。

如何减少來自外部源的電磁干擾

使用防護罩

通常，遮罩適用於特定組件或子電路。 它們與圍欄的不同之處在於，它們通常由絕緣材料製成，放置在部件頂部或完全圍繞部件。

使用外殼

外殼通常被視為安全裝置。 然而，外殼也可以有效地保護電路板免受碎屑和來自外部源的電磁干擾。

所有的 印刷電路板 上述組件設計指南, 佈局, 外部源可以有效地將電路板上的電磁干擾降至最低，並有助於提高電路板工作環境的電磁相容性. 然而, 這些是否必要取決於您的設計, 其功能, and 表演 goals. 因此, 您應該努力優化設計以减少電磁干擾, preferably using analysis tools (such as Cadence's PSpice).