Effectieve EMC-strategieën voor PCB-ontwerp in elektronische apparaten

In de duurzame ontwikkeling van IC (geïntegreerde schakeling) ontwerp en fabricatie, speelt de prominentie van sommige problemen zoals signaaltransmissievertraging en ruis een rol in het beïnvloeden van de integriteit van signalen. Daarom moet voldoende aandacht worden besteed aan de problemen in het proces van PCB-ontwerp en het procesverloop van elektronische producten moet worden bewaakt, zoals proefproductie- en fabricagestappen. Bovendien moet PCB-ontwerp enige verbetering ondergaan om deze prominente problemen onder de traditionele ontwerpmodule op te lossen en de redelijke toepassing van EMC (Elektro-Magnetische Compatibiliteit) technologie te realiseren. Dit artikel bespreekt voornamelijk de toepassingstrategieën van EMC-technologie in PCB-ontwerp voor elektronische apparaten.

EMC-overzicht en problemen

EMC verwijst naar een type capaciteit dat apparaten of systemen in staat zijn om normaal te werken zonder gestoord te worden door elektromagnetische interferentie en om te weigeren elektromagnetische storing aan elk deel in de schakelomgeving te leveren.

Bij het ontwerpen van PCB van elektronische apparaten, komt het probleem van signaalinterferentie meestal voor met diversiteit van signaalstoringsbronnen. Daarom, tijdens signaaltransmissie, zal EMC-technologie met functies van isolatie, filtratie, scherming en aarding helpen om het gehele PCB-ontwerpniveau te verbeteren.

In het proces van toepassen van EMC-technologie, om het algehele toepassingseffect te vergroten, moet de kwaliteit van componenten getest worden. Specifiek, in het proces van EMC-systeemconstructie, moeten de componenten die door EMC-technologie betrokken zijn, getest worden in termen van uithoudspanningscapaciteit en capaciteit via experimentele benaderingen. Tegelijkertijd, in het proces van experimentele inspectie, moet aandacht worden besteed aan de integriteit van prominente problemen en geschikte afhandeling in het proces van componententoepassing.

In PCB-ontwerp, omvatten de belangrijkste EMC-problemen geleidingsinterferentie, crosstalk-interferentie en stralingsinterferentie.

• Geleidingsinterferentie

Geleidingsinterferentie beïnvloedt andere schakelingen door leidingsdecoupling en common-mode impedantie-decoupling. Bijvoorbeeld, ruis komt een systeem binnen via voedingsschakeling, wiens ondersteunende schakelingen zullen beïnvloed worden door de ruis.

Figuur 1 toont de ruisdecoupling via common-mode impedantie. Zowel Schakeling 1 als Schakeling 2 krijgen de voedingsspanning en massalus via dezelfde leiding. Als de spanning van een van de schakelingen plotseling verbeterd moet worden, zal de andere schakeling dalen vanwege de gemeenschappelijke voeding en de impedantie tussen de twee lussen.

• Crosstalk-interferentie

Crosstalk-interferentie verwijst naar de interferentie van één signaallijn naar een aangrenzende signaallijn, wat meestal plaatsvindt op de aangrenzende schakeling en geleider en kenmerkt wederzijdse capaciteit en wederzijdse impedantie tussen schakeling en geleider. Bijvoorbeeld, een stripline op een PCB heeft een laag-niveau signaal en wanneer parallelle draden langer zijn dan 10cm, zal crosstalk optreden. Omdat crosstalk kan worden opgewekt door elektrisch veld via wederzijdse capaciteit, door magneetveld via wederzijdse impedantie, is het eerste en voornaamste probleem om te bepalen welke decoupling de hoofdrol speelt, elektrisch veld (wederzijdse capaciteit) decoupling of magneetveld (wederzijdse impedantie). Het product van voedingsimpedantie en ontvangerimpedantie kan als referentie worden beschouwd, wat afhangt van de configuratie tussen schakelingen en frequentie.

• Stralingsinterferentie

Stralingsinterferentie verwijst naar de interferentie geleid door de straling vrijgegeven door vrije elektromagnetische golf. De stralingsinterferentie in PCB verwijst naar de common-mode stralingsinterferentie tussen kabels en binnenste lijnen. Wanneer elektromagnetische golf op transmissielijnen schijnt, zal decoupling-probleem optreden van het elektrisch veld naar lijnen met de gedistribueerde kleine spanningbronnen geclassificeerd in CM (common mode) en DM (differentieel mode). CM-stroom verwijst naar de stroom van twee leidingen die bijna equivalente amplitude en equivalente fasepositie hebben, terwijl DM-stroom verwijst naar de stroom van twee leidingen die equivalente amplitude maar tegengestelde faseposities hebben.

EMC-toepassingstrategieën in PCB-ontwerp van elektronische apparaten

• ESD (Elektrostatische ontlading) Bescherming

Bij het ontwerpen van PCB van elektronische apparaten, heeft ESD impact op de stabiliteit van de lopende stroom door middel van directe geleiding of inductie-decoupling, wat leidt tot de noodzaak van ESD-bescherming om te voldoen aan de vereiste van elektronische productontwikkeling. PCB-ontwerpers van elektronische apparaten moeten ervoor zorgen dat EMC-technologie ingebed is in het proces van PCB-ontwerp van elektronische apparaten. Dat wil zeggen, in het proces van het ontwikkelen van nieuwe elektronische producten, moeten doorgeplaatste gaten op PCB gepositioneerd worden en in het proces van doorgeplaatste-gaten-ontwerp, moet het externe circuit op metalen behuizing met het interne circuit verbonden worden en vaste schroeven moeten aan de verbinding gemonteerd worden. Het uiteindelijke doel is om een uitstekende binnen-buiten equipotentiële omgeving te etablereen om de prominentie van ESD te vermijden die tot schakeluitval zal leiden. Bijvoorbeeld, sommige typen elektronische apparaten benadrukken de toepassing van EMC-technologie en 6 doorgeplaatste gaten moeten gerangschikt worden om de uitstekende verbinding tussen intern circuit en LCD-behuizing te garanderen, zodat het algehele PCB-ontwerp substantieel is verbeterd. Bovendien rangschikt dit type elektronische apparaten ESD-beschermingscomponenten op de plaats van signaalin- en uitgang en een elektrostatische ring is aan het gemonteerd, om de prominentie van ESD te vermijden die mogelijk de stabiliteit van de schakeling-lopend vermindert.

• Decoupling-condensatorconfiguratie

In het proces van PCB-ontwerp van elektronische apparaten, speelt voedingssysteem een belangrijke rol in het beïnvloeden van signaalintegriteit, dus de toepassing van EMC-theorie moet benadrukt worden. In het proces van decoupling-condensatorconfiguratie, kan schakellopen gesimuleerd worden, tijdens welke het ruisinterferentie-fenomeen beheerst kan worden, zodat ruisprobleem effectief gecontroleerd kan worden. Tegelijkertijd, in het proces van decoupling-condensatorconfiguratie, worden technici vereist om de voedingsfilter-condensator-ingangsterminal strikt te inspecteren, die in het bereik van 10 tot 100F moet worden gehandhaafd om te voldoen aan de voorwaarden van EMC-technologie. Bovendien moet systeemfrequentie gecontroleerd worden onder 15MHz om het toepassingsniveau van elektronische apparaten te verhogen en decoupling-condensatorconfiguratie moet op de plaats van geïntegreerde chip gepositioneerd worden.

• Thermisch ontwerp

Thermisch ontwerp is een van de belangrijkste elementen die elektronische apparaten-prestaties beïnvloeden. Onder de invloed van warmtestraling en ventilatie, moet de afstand tussen componenten en warmtebron gecontroleerd worden binnen de standaardbereik en de warmtegraad van componenten moet van tijd tot tijd geïnspecteerd worden in het proces van componentenmontage zoals condensators. Bovendien, bij het monteren van componenten met hoog vermogen, moet u ervoor zorgen dat die componenten op de bovenkant van PCB's geplaatst worden, zodat het beste thermische ontwerp uitgevoerd kan worden om het algehele PCB-ontwerpniveau te verhogen.

• Lijnlengte en -breedte ontwerp

In het proces van EMC-ontwerp van elektronische apparaat PCB's, hebben lijnbreedte en -lengte directe relaties met signaaltransmissie-efficiëntie. PCB-ontwerpers moeten de transmissievertragingseffect speciaal onder de loep nemen, op basis waarvan het beste schakelontwerp bereikt kan worden. Geprinte aanvoerspoel-inductie-effect leidt tot interferentie en de lengte van geprinte aanvoer is evenredig met interferentie-effect, dus geprinte aanvoer moet in de korte en brede conditie gecontroleerd worden om te voldoen aan de ontwikkelingsvereiste van nieuwe elektronische apparaten. Bijvoorbeeld, in het proces van de ontwikkeling van sommige typen elektronische apparaten, wordt ontwerp van lijnlengte en -breedte in volle overweging genomen, zodat de 9e pin XIN van EM78860 op de positie van oscillator geplaatst wordt en de aanvoer op de plaats van DL16521 kort wordt gehouden, wat allemaal het algehele EMC-ontwerpniveau verhoogt. Daarom is het extreem nodig om de wetenschappelijkheid en rationalisering van lijnlengte en -breedte te benadrukken om de ontwikkelingsvereiste van nieuwe elektronische apparaten volledig te voldoen.

Gebaseerd op de snelle ontwikkeling van elektronische apparaten, heeft PCB-ontwerp meer aandacht gewekt 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 aangepakt worden vanuit de perspectieven van ontwerp van lijnlengte en -breedte, decoupling-condensatorconfiguratie en ESD, om het beste ontwerpeffect te bereiken, op basis waarvan de substantiële ontwikkeling van elektronische apparaten-ontwerp zal worden geduwd.

Nuttige bronnen:

• De meest uitgebreide introductie van EMI en EMC geautomatiseerde tools
• PCB-layout invloed van elektronisch product EMC-prestaties
• Zorgen voor eerste-keer-succes in PCB EMC-ontwerp
• PCB-partitionerings-ontwerpregels voor EMC-verbetering
• Discussie over voeding en massa in elektromagnetische compatibiliteit van PCB
• Full Feature PCB Manufacturing Service van PCBCart - Meerdere toegevoegde waarde opties
• Advanced PCB Assembly Service van PCBCart - Start vanaf 1 stuk