Problemen van de toepassing van EMC-technologie in PCB-ontwerp van elektronische apparaten en de strategieën

Bij de duurzame ontwikkeling van het ontwerp en de fabricage van IC's (geïntegreerde schakelingen) speelt de prominentie van enkele problemen, zoals vertraging van de signaaloverdracht en ruis, een rol bij het beïnvloeden van de integriteit van signalen. Daarom moet voldoende aandacht worden besteed aan de problemen in het proces van PCB-ontwerp en moet de processtroom van elektronische producten worden gecontroleerd, zoals proefproductie- en fabricagestappen. Bovendien moet het PCB-ontwerp enige verbetering ondergaan om deze prominente problemen onder de traditionele ontwerpmodule op te lossen en om de redelijke toepassing van EMC-technologie (Electro Magnetic Compatibility) te realiseren. Dit artikel bespreekt voornamelijk de toepassingsstrategieën van EMC-technologie in PCB-ontwerp voor elektronische apparaten.

EMC-overzicht en problemen

EMC verwijst naar een type vermogen dat apparaten of systemen in staat stellen normaal te werken zonder gestoord te worden door elektromagnetische interferentie en om elektromagnetische storing te weigeren aan enig onderdeel in de circuitomgeving.

Bij het ontwerpen van PCB's van elektronische apparaten, komt het probleem van signaalinterferentie meestal met de diversiteit van signaalverstoringsbronnen. Daarom zal EMC-technologie met functies van isolatie, filtratie, afscherming en aarde tijdens signaaloverdracht helpen om het hele PCB-ontwerpniveau te verbeteren.

Tijdens het toepassen van EMC-technologie moet de kwaliteit van componenten worden getest om het algehele toepassingseffect te vergroten. Met name in het proces van EMC-systeemconstructie moeten de componenten die betrokken zijn bij EMC-technologie worden getest in termen van spanningsbestendig vermogen en capaciteit door middel van experimentele benaderingen. Ondertussen moet tijdens het proces van experimentele inspectie aandacht worden besteed aan de integriteit van prominente problemen en geschikte behandeling in het proces van componenttoepassing.

Bij PCB-ontwerp zijn de belangrijkste EMC-problemen geleidingsinterferentie, overspraakinterferentie en stralingsinterferentie.

• Geleidingsinterferentie

Geleidingsinterferentie beïnvloedt andere circuits door loodontkoppeling en common-mode impedantie-ontkoppeling. Ruis komt bijvoorbeeld een systeem binnen via een stroomcircuit waarvan de ondersteunende circuits worden beïnvloed door de ruis.

Figuur 1 toont de ruisontkoppeling via common-mode-impedantie. Zowel Circuit 1 als Circuit 2 krijgen de voedingsspanning en de aardlus via dezelfde kabel. Als de spanning van een van de circuits plotseling moet worden verbeterd, zal het andere circuit afnemen vanwege het gemeenschappelijke vermogen en de impedantie tussen twee lussen.

• Overspraakstoring

Overspraakinterferentie verwijst naar de interferentie van de ene signaallijn naar een aangrenzende signaallijn, die meestal plaatsvindt op het aangrenzende circuit en de aangrenzende geleider en beschikt over wederzijdse capaciteit en wederzijdse impedantie tussen circuit en geleider. Een striplijn op een printplaat heeft bijvoorbeeld een laag signaal en wanneer parallelle draden langer zijn dan 10 cm, zal er overspraak optreden. Omdat overspraak kan worden opgewekt door een elektrisch veld door onderlinge capaciteit, door een magnetisch veld door wederzijdse impedantie, is het eerste en belangrijkste probleem om te bepalen welke ontkoppeling de hoofdrol heeft, elektriciteitsveld (wederzijdse capaciteit) ontkoppeling of magnetisch veld (wederzijdse impedantie). Het product van vermogensimpedantie en ontvangerimpedantie kan worden beschouwd als een referentie, die afhangt van de configuratie tussen circuits en frequentie.

• Stralingsinterferentie

Stralingsinterferentie verwijst naar de interferentie die wordt veroorzaakt door de straling die vrijkomt door vrije elektromagnetische golven. De stralingsinterferentie in PCB verwijst naar de common-mode stralingsinterferentie tussen kabels en binnenlijnen. Wanneer elektromagnetische golven op transmissielijnen schijnen, zal het ontkoppelingsprobleem zich voordoen van het elektriciteitsveld naar lijnen met de gedistribueerde kleine spanningsbronnen geclassificeerd in CM (gemeenschappelijke modus) en DM (differentiële modus). CM-stroom verwijst naar de stroom van twee leads met een bijna equivalente amplitude en equivalente fasepositie, terwijl DM-stroom verwijst naar de stroom van twee leads met een equivalente amplitude maar tegengestelde faseposities.

EMC-toepassingsstrategieën in PCB-ontwerp van elektronische apparaten

• ESD (elektrostatische ontlading) bescherming

Bij het ontwerpen van PCB's van elektronische apparaten heeft ESD invloed op de stabiliteit van de stroom door middel van directe geleiding of inductantie-ontkoppeling, wat leidt tot de noodzaak van ESD-bescherming om te voldoen aan de eis van elektronische productie-ontwikkeling. PCB-ontwerpers van elektronische apparaten moeten ervoor zorgen dat EMC-technologie wordt ingebed in het proces van PCB-ontwerp van elektronische apparaten. Dat wil zeggen, tijdens het ontwikkelen van nieuwe elektronische producten, moeten geplateerde gaten op PCB worden geplaatst en tijdens het ontwerp van geplateerde gaten moet het buitenste circuit op de metalen schaal worden verbonden met het binnenste circuit en moeten vaste schroeven op de aansluiting worden gemonteerd. Het uiteindelijke doel is om een ​​uitstekende binnen-buiten equipotentiaalomgeving tot stand te brengen om de prominentie van ESD te voorkomen die tot circuitstoringen zal leiden. Sommige soorten elektronische apparaten benadrukken bijvoorbeeld de toepassing van EMC-technologie en 6 geplateerde doorgaande gaten moeten worden aangebracht om de uitstekende verbinding tussen het binnenste circuit en de LCD-behuizing te garanderen, zodat het algehele PCB-ontwerp aanzienlijk is verbeterd. Trouwens, dit soort elektronische apparaten plaatsen ESD-beschermingscomponenten op de plaats van signaalinvoer en -uitvoer en er is een elektrostatische ring aan gemonteerd om de bekendheid van ESD te voorkomen die mogelijk de stabiliteit van het draaien van het circuit vermindert.

• Configuratie ontkoppelcondensator

Tijdens het PCB-ontwerp van elektronische apparaten speelt het voedingssysteem een ​​belangrijke rol bij het beïnvloeden van de signaalintegriteit, dus de toepassing van de EMC-theorie moet worden benadrukt. Tijdens het ontkoppelen van de condensatorconfiguratie kan het lopen van het circuit worden gesimuleerd, waarbij het ruisinterferentieverschijnsel kan worden beheerst, zodat het ruisprobleem effectief kan worden gecontroleerd. Ondertussen zijn technici tijdens het ontkoppelen van de condensatorconfiguratie verplicht om de ingangsaansluiting van de vermogensfiltercapaciteit strikt te inspecteren die moet worden gehandhaafd in het bereik van 10 tot 100F om te voldoen aan de voorwaarden van de EMC-technologie. Bovendien moet de systeemfrequentie worden geregeld op minder dan 15 MHz om het toepassingsniveau van elektronische apparaten te verhogen en moet de configuratie van de ontkoppelingscondensator op de plaats van de geïntegreerde chip worden geplaatst.

• Thermisch ontwerp

Thermisch ontwerp is een van de belangrijkste elementen die de prestaties van elektronische apparaten beïnvloeden. Onder invloed van warmtestraling en ventilatie moet de afstand tussen componenten en warmtebron binnen het standaardbereik worden gecontroleerd en moet de warmtegraad van componenten van tijd tot tijd worden gecontroleerd tijdens het samenstellen van componenten zoals condensatoren. Zorg er bovendien voor dat u bij het assembleren van componenten met een hoog vermogen die componenten op PCB's plaatst, zodat het beste thermische ontwerp kan worden uitgevoerd om het algehele PCB-ontwerpniveau te verhogen.

• Ontwerp van lijnlengte en -breedte

Tijdens het EMC-ontwerp van PCB's voor elektronische apparaten hebben lijnbreedte en -lengte directe relaties met de efficiëntie van de signaaloverdracht. PCB-ontwerpers moeten vooral het transmissievertragingseffect onderzoeken op basis waarvan het beste circuitontwerp kan worden bereikt. Het inductantie-effect van de gedrukte lead leidt tot interferentie en de lengte van de gedrukte lead is evenredig met het interferentie-effect, dus de gedrukte lead moet in de korte en brede toestand worden gecontroleerd om te voldoen aan de zich ontwikkelende eis van nieuwe elektronische apparaten. Bij de ontwikkeling van een bepaald type elektronische apparaten wordt bijvoorbeeld volledig rekening gehouden met het ontwerp van de lijnlengte en -breedte, zodat de 9e pin XIN van EM78860 op de positie van de oscillator wordt geplaatst en de kabel op de plaats van DL16521 wordt kort gehouden, wat het algehele EMC-ontwerpniveau verhoogt. Daarom is het uiterst noodzakelijk om de verwetenschappelijking en rationalisatie van lijnlengte en -breedte te benadrukken om volledig te voldoen aan de ontwikkelingsvereisten van nieuwe elektronische apparaten.

Gebaseerd op de snelle ontwikkeling van elektronische apparaten, heeft PCB-ontwerp meer aandacht gekregen voor de hoge efficiëntie en stabiliteit van PCB's, wat leidt tot de nadruk op de rol van EMC-technologie. De prominente problemen met betrekking tot EMC-technologie moeten worden aangepakt vanuit het perspectief van ontwerp van lijnlengte en -breedte, ontkoppelingscondensatorconfiguratie en ESD om het beste ontwerpeffect te bereiken, op basis waarvan de substantiële ontwikkeling van het ontwerp van elektronische apparaten zal worden gestimuleerd.

Handige bronnen:
• De meest uitgebreide introductie van geautomatiseerde EMI- en EMC-tools
• Invloed van PCB-layout van EMC-prestaties van elektronische producten
• Zorgen voor een eerste succes in PCB EMC-ontwerp
• Ontwerpregels voor PCB-partitionering voor EMC-verbetering
• Discussie over stroom en aarde in elektromagnetische compatibiliteit van PCB's
• Full Feature PCB-productieservice van PCBCart - Meerdere opties met toegevoegde waarde
• Geavanceerde PCB-assemblageservice van PCBCart - Start vanaf 1 stuk