Drie ontwerpoverwegingen die EMC van laptop-PCB's garanderen

Als het gaat om laptop-PCB's, wordt over het algemeen gekozen voor een 6-laags of 8-laags printplaat. Op basis van kostenoverwegingen is 6-laags PCB echter een optimale keuze voor PCB-ontwerpers. Helaas heeft het EMC-ontwerp (Electromagnetic Compatibility) voor 6-laagse PCB's de bordontwerpers geplaagd.

Het ontwerp van een laptop is zo'n complexe procedure dat het EMC-ontwerp van het begin tot het einde zorgvuldig moet worden overwogen. In feite hangt een optimale EMC-prestatie af van drie belangrijke overwegingen die in dit artikel in detail zullen worden geïntroduceerd en besproken.

Eerste overweging:schemaontwerp

Tijdens het proces van het ontwerpen van laptop-PCB's, is de eerste stap het implementeren van het schemaontwerp, dat wil zeggen dat de algehele opstelling en macrodistributie van producten moeten worden bepaald voorafgaand aan authentieke ontwikkeling, inclusief chip- en gatposities. Vervolgens zal de EMC-ingenieur EMC-evaluatie uitvoeren om de chipposities en gatvereisten aan te passen om ze te laten voldoen aan de EMC-vereisten, zoals brugposities en klokchippositie en tracing. Er kan een schets van een laptop-PCB worden getekend om de EMC-evaluatie beter uit te voeren.

EMC-evaluatie omvat voornamelijk de volgende aspecten:
• Positie traceren en routeren. De routering van de verbindingsdraad tussen het LCD-scherm en het moederbord of de routering van de FFC-FPC-connectoren moet worden geïnspecteerd.
• Inspectie van de hoogtelimiet van de printplaat. Signaaldraden met hoge snelheid kunnen niet worden gerangschikt in een gebied met een hoogte van nul, wat verwijst naar de printplaat samen met omgevingsconfiguraties. Omgevingsconfiguraties bevatten HDD, ODD enz.
• Inspectie van het afschermingsgebied van de behuizing. Signaallijnen met hoge snelheid kunnen niet worden aangebracht in het belichtingsgebied of het gebied met splitsing, omdat ze de efficiëntie van de afscherming, zoals toetsenbordpositie, geheugenafdekking, enz. verminderen.
• Inspectie van laptophoes. Inclusief hardware-afdekking en geheugenafdekking zodat het aardingspunt kan worden aangesloten op de behuizingsafscherming voor elke 30 mm.
• Aarding van kleine PCB's in elke unit-inspectie - Een perfecte verbinding moet worden gegarandeerd tussen kleine PCB's in elke unit en geaard door middel van schroeven, zodat om grote aardimpedanties te voorkomen en om te voorkomen dat ruissignalen naar de ruimte worden uitgestraald.
• Voor sommige gespecialiseerde circuits moet een gereserveerd aardingspunt worden aangehouden om een ​​lage aardingsimpedantie te garanderen.
• Inspectie van het voedingsruisgebied. Instabiliteit van het stroomgebied zal ertoe leiden dat het hele ontwerp faalt of chips ver van stabiliteit drijft door instabiele stroom te leveren aan elke chip met gegenereerde storing.
• Een regel met de meeste betekenis is dat de lay-out van toonaangevende chips op PCB en hun traceringstrend moet worden bevestigd en geïnspecteerd.

Tweede overweging:PCB-ontwerp

PCB-ontwerp is zo'n belangrijke schakel in het EMC-streven dat een uitstekend PCB-ontwerp de voorwaarde is voor optimale EMC-prestaties. PCB-ontwerp zonder rekening te houden met EMC zal ongetwijfeld leiden tot verspilling van geld en tijd. De eerste vraag die een PCB-ontwerp moet stellen, is hoe elektromagnetische interferentie (EMI) wordt gegenereerd en waarom deze wordt verzonden. Een optimaal PCB-ontwerp wordt niet verkregen tenzij beide vragen nauwkeurig worden beantwoord. Het antwoord op deze vragen zal in het volgende deel van dit artikel worden besproken. Een ideale PCB-ontwerpregel luidt:EMC moet aan het begin van het ontwerp worden overwogen en ontwerprationaliteit moet worden aangehouden. Bovendien wordt het best gebruik gemaakt van traceertechnologie met lage kosten. Gedetailleerde ontwerpregels voor printplaten zijn onder meer:
• High-speed signaaldraden mogen niet onder connectoren worden gelegd en het stroomcircuit moet ver van connectoren zijn.
• High-speed signaaldraden mogen niet worden gelegd aan de rand van de printplaat op elk vlak en de afstand tussen de rand van het bord en die draden moet ten minste 50 mils zijn.
• Signaaldraden voor USB, LAN en PCI-kaarten moeten zo ver mogelijk verwijderd zijn van signaaldraden met hoge snelheid of beschermd zijn met aarddraden. Bovendien moeten aardingsgaten redelijk zijn ontworpen.
• Signaaldraden met hoge snelheid moeten in interne lagen worden gelegd.
• Aangezien MIC-telefoon/hoofdtelefoon analoge circuits zijn, moeten ze zoveel mogelijk worden geschonden door andere circuits mogelijk.
• Kloksignaaldraden moeten in interne lagen worden gerangschikt nadat ze van IC zijn gekomen en moeten worden geschonden door signaaldraden bij de I/O-interface en andere sporen. Kloksignaaldraden moeten in de buurt van het referentiegrondvlak worden geplaatst, zodat het beeldeffect kan worden verbeterd. Bovendien moet een RC-aansluiting beschikbaar zijn wanneer alle kloksignaalsporen zich dicht bij de klokbron bevinden.
• De lay-out van voeding en aarde moet zo compact mogelijk zijn, zodat lusproblemen kleiner worden. De breedte van de gracht tussen de machten is 15mil met een compleet grondvlak dat geen tracering bevat. Split-aarde moet worden verminderd, omdat te veel splitsing de aardimpedantie verhoogt.
• Redelijke toepassing van ontkoppelingscondensatoren is ook een belangrijk punt van zorg bij het ontwerpen van PCB's. Signaaldraden met hoge snelheid mogen niet van de bovenste laag door de onderste laag gaan en er moeten aardingsgaten worden gemaakt om de aardimpedantie te verminderen. Bovendien moet een ontkoppelingscondensator worden toegevoegd aan IC-terminals en elke vermogenslaag. De positie van de ontkoppelingscondensator moet in ieder geval van tevoren worden gereserveerd.
• Anti-EMI-componenten moeten op de juiste manier worden toegepast op basis van hun toepassing en prijsstelling.

Derde overweging:PCB-inspectie

Allereerst moet één concept worden geworteld in de geest van de ingenieur, namelijk dat de impedantie in de vrije ruimte met een hoge frequentie 377 ohm is. Als het gaat om ruimtestraling van gewone EMI, wordt het signaal vanuit de ruimte uitgestraald, omdat de signaallus een stadium bereikt waarin het equivalent kan zijn aan ruimte-impedantie. Om dit punt te begrijpen, is het zeer noodzakelijk om de impedantie van de signaallus te verlagen.

Om de impedantie van de signaallus te regelen, ligt de belangrijkste methode in het verkleinen van de signaallengte en het verkleinen van het lusgebied. Bovendien moet een geschikte klemverbinding worden gemaakt om de reflectie van de lus te regelen. In feite ligt een methode om de signaallus te regelen in de aarding van het belangrijke signaal. Omdat het traceren zelf een impedantie in hoge frequenties heeft, is het het beste om gebruik te maken van aarde- of aardingsdraden om een ​​paar keer via gaten met aarde te verbinden. Veel van dergelijke ontwerpen slagen erin te voorkomen dat de straling van kloksignalen wordt overschreden.

Bovendien, om te voorkomen dat signalen door gespleten gebieden gaan, verdelen veel ingenieurs de grond door signalen, maar onthouden ze zich tijdens het traceringsproces niet. Als gevolg hiervan bestrijkt de signaallus een groot gebied, waardoor de spoorlengte toeneemt.

Als het gaat om het EMI-transmissiegedeelte, is het van vitaal belang om de bypass-condensator en ontkoppelingscondensator redelijkerwijs toe te passen. Bypass-condensator moet worden aangebracht op chipvoedingspinnen en aarddraden met de kleinste draden. De ontkoppelingscondensator moet worden opgesteld op een plaats waar de verandering in de huidige vraag het grootst is om ruis te stoppen van de koppeling van stroom- en aardingsdraden als gevolg van de traceringsimpedantie. Natuurlijk kan magnetisch worden gebruikt om het geluid te absorberen. Inductor kan soms ook worden gebruikt om ruis te filteren. Er moet echter worden opgemerkt dat de inductor een frequentieresponsbereik heeft en dat het pakket ook de frequentierespons bepaalt.

Handige bronnen:
• 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
• De meest uitgebreide Introductie van EMI en EMC geautomatiseerde tools
• Laptop PCB-assemblagetechniek
• Full Feature PCB-productieservice van PCBCart - Meerdere opties met toegevoegde waarde
• Geavanceerde PCB-assemblageservice van PCBCart - Start vanaf 1 stuk