Znaczenie płytki PCB w projektowaniu EMC

Oprócz doboru i projektowania obwodów komponentów, dobry projekt płytki drukowanej (PCB) jest również bardzo ważnym czynnikiem kompatybilności elektromagnetycznej. Klucz do projektowania PCB w EMC polega na jak największym zmniejszeniu powierzchni powrotnej i umożliwieniu przepływu drogi powrotnej zgodnie z kierunkiem projektu. Najczęściej prąd powrotny pochodzi z pęknięć płaszczyzny odniesienia, transformacji warstwy płaszczyzny odniesienia oraz sygnału płynącego przez złącze. Kondensatory zderzeniowe lub odsprzęgające pojemniki elektryczne mogą rozwiązać niektóre problemy, ale konieczne jest uwzględnienie ogólnej impedancji kondensatorów, perforowanych, podkładek i okablowania.

LISUN SG61000-5 całkowicie automatyczny generator udarów (zwany również testem odporności na udary piorunowe, kombinowany generator fal, generator prądu udarowego / generator napięcia udarowego, połączony generator napięcia i prądu udarowego). LISUN generator udarowy i inne EMC projekt przyrządu testowego z płytką PCB. Jeśli napotkasz jakiś problem, wystarczy wymienić płytkę PCB.

Strategia warstw PCB
Grubość grubości, proces perforacji i liczba warstw płytki drukowanej w projekcie płytki drukowanej nie są kluczem do rozwiązania problemu. Doskonałym warstwowym stosem jest obejście i oddzielenie przepływu zasilania. Klucz do blokowania pola elektromagnetycznego sygnału i zasilania. Z punktu widzenia linii sygnałowej dobrą strategią warstwową powinno być umieszczenie całego okablowania sygnałowego na jednej lub kilku warstwach, przy czym warstwy te znajdują się obok warstwy zasilającej lub warstwy uziemiającej. W przypadku zasilania dobra strategia warstwowa powinna przylegać do warstwy zasilającej i uziemiającej, a odległość między warstwą zasilającą a warstwą uziemiającą powinna być jak najmniejsza. To właśnie nazywamy strategią „warstwową”. Poniżej omówimy doskonałe strategie stratyfikacji PCB.

1. Płaszczyzna projekcji warstwy okablowania powinna znajdować się w obszarze jej płaszczyzny powrotnej. Jeśli warstwa okablowania nie znajduje się w obszarze projekcji swojej warstwy płaszczyzny powrotnej, podczas okablowania pojawią się linie sygnałowe poza obszarem projekcji, co spowoduje problem „promieniowania krawędzi”, a także spowoduje obszar pętli sygnału Essence
2. Staraj się unikać sąsiadujących ustawień warstwy okablowania. Ponieważ równoległa linia sygnału na sąsiedniej warstwie okablowania spowoduje powstanie łańcuchów sygnałowych, jeśli warstwa okablowania nie przylega do siebie, odległość między warstwą między dwiema warstwami okablowania powinna być odpowiednio zmniejszona, aby zmniejszyć odstępy między warstwami okablowania a jego sygnałem pętla.
3. Sąsiadująca warstwa płaska powinna unikać nakładania się płaszczyzny rzutowania. Ponieważ gdy projekcja zachodzi na siebie, pojemność sprzężenia między warstwami spowoduje sprzężenie szumu między warstwami.

Projekt płytki wielowarstwowej:
Gdy częstotliwość taktowania przekracza 5 MHz lub czas narastania sygnału jest mniejszy niż 5 ns, aby obszar pętli sygnału był dobrze kontrolowany, zwykle wymagana jest wielowarstwowa konstrukcja płytki. Przy projektowaniu płytki wielowarstwowej należy zwrócić uwagę na następujące zasady:
1. Kluczowe warstwy okablowania (linie zegara, magistrala, linia sygnału interfejsu, kabel częstotliwości radiowej, linia sygnału resetowania, linia sygnału chipa i różne kable sygnałów sterujących itp.) powinny przylegać do całej płaszczyzny uziemienia. Linia sygnałowa jest ogólnie linią sygnałową o silnym promieniowaniu lub wyjątkowo czułą. Okablowanie w pobliżu powierzchni ziemi może zmniejszyć obszar pętli sygnału, zmniejszyć intensywność promieniowania lub poprawić zdolność przeciwzakłóceniową.
2. Płaszczyznę zasilania należy porównać ze skurczem wewnętrznym sąsiedniej płaszczyzny (zalecana wartość to 5h do 20h). W porównaniu z kurczeniem się powierzchni gruntu refluksowego, płaszczyzna mocy może skutecznie hamować problem „promieniowania krawędzi”, jak pokazano na poniższym rysunku.

Ponadto płaszczyzna robocza właściciela pojedynczej płyty (najczęściej stosowana płaszczyzna zasilania) powinna przylegać do płaszczyzny uziemienia, aby skutecznie zmniejszyć obszar obwodu prądu zasilającego.

3. Czy warstwy TOP i BOTTOM pojedynczej płytki nie mają linii sygnałowych ≥50MHz. Jeśli tak, najlepiej jest wziąć sygnał o wysokiej częstotliwości między dwiema płaskimi warstwami, aby zahamować jego promieniowanie kosmiczne.
Płyta jednowarstwowa i konstrukcja płyty dwuwarstwowej:
Do projektowania płytek jednowarstwowych i dwuwarstwowych należy przede wszystkim opłacić zaprojektowanie kluczowych linii sygnałowych i przewodów zasilających. W pobliżu przewodu zasilającego musi znajdować się przewód uziemiający, aby zmniejszyć powierzchnię obwodu prądu zasilającego.

Dwie strony głównej linii sygnałowej płytki jednowarstwowej powinny być oznaczone jako „Grupa prowadząca”, jak pokazano na rysunku poniżej. Na płaszczyźnie projekcji linii sygnału kluczowego płytki dwuwarstwowej powinna znajdować się nawierzchnia o dużej powierzchni lub ta sama metoda obróbki płyty dwuwarstwowej, a „Linia grupy prowadzącej” powinna być zaprojektowana, jak pokazano na rysunku. Z jednej strony po obu stronach kluczowej linii sygnałowej obszar sygnału można z jednej strony zmniejszyć. Ponadto może również zapobiegać zakłóceniom ciągów między linią sygnałową a innymi kablami sygnałowymi.

Do projektowania płytek jednowarstwowych i dwuwarstwowych należy przede wszystkim opłacić zaprojektowanie kluczowych linii sygnałowych i przewodów zasilających. W pobliżu przewodu zasilającego musi znajdować się przewód uziemiający, aby zmniejszyć powierzchnię obwodu prądu zasilającego.

Dwie strony głównej linii sygnałowej płytki jednowarstwowej powinny być oznaczone jako „Grupa prowadząca”, jak pokazano na rysunku poniżej. Na płaszczyźnie projekcji linii sygnału kluczowego płytki dwuwarstwowej powinna znajdować się nawierzchnia o dużej powierzchni lub ta sama metoda obróbki płyty dwuwarstwowej, a „Linia grupy prowadzącej” powinna być zaprojektowana, jak pokazano na rysunku. Z jednej strony po obu stronach kluczowej linii sygnałowej obszar sygnału można z jednej strony zmniejszyć. Ponadto może również zapobiegać zakłóceniom ciągów między linią sygnałową a innymi kablami sygnałowymi.

Uwaga: czerwona linia to kluczowa linia sygnału, a niebieska linia to linia uziemienia

Umiejętności projektowania PCB
Podczas projektowania układu PCB zasady projektowania linii prostych wzdłuż przepływu sygnału do linii prostej powinny być w pełni otoczone, na ile to możliwe. Może to uniknąć bezpośredniego sprzężenia sygnału i wpłynąć na jakość sygnału. Ponadto, aby zapobiec zakłóceniom i sprzężeniom między obwodem a komponentami elektronicznymi, należy postępować zgodnie z poniższym rozmieszczeniem obwodu i rozmieszczeniem komponentu:
1. Jeżeli interfejs jest „czysty” na pojedynczej płytce, filtr i urządzenie izolujące należy umieścić na paśmie izolacyjnym między „czystym” a miejscem pracy. Pozwala to uniknąć urządzeń filtrujących lub izolujących połączonych ze sobą przez warstwę płaską w celu osłabienia efektu. Ponadto na „czystej ziemi” nie można umieszczać żadnych innych urządzeń oprócz urządzeń filtrujących i ochronnych.

2. Gdy na tej samej płytce drukowanej są umieszczone różne obwody modułów, obwody cyfrowe i obwody symulacyjne, obwody o dużej i niskiej prędkości powinny być oddzielone, aby uniknąć interferencji między obwodami cyfrowymi, obwodami analogowymi, obwodami o dużej szybkości i obwodami o niskiej - obwody prędkości. Ponadto, gdy na płytce drukowanej znajdują się jednocześnie obwody wysokiej, średniej i niskiej prędkości, w celu uniknięcia szumu obwodu wysokiej częstotliwości promieniującego przez interfejs, należy przestrzegać zasad układu przedstawionych na poniższym rysunku.

3. Obwód filtra w porcie wejściowym płytki linii powinien być umieszczony blisko interfejsu, aby uniknąć ponownego sprzężenia z linią filtra.

4. Urządzenia filtrujące, zabezpieczające i izolujące obwodu interfejsu znajdują się w pobliżu miejsca umieszczenia interfejsu. Jak pokazano na poniższym rysunku, można skutecznie osiągnąć efekt ochrony, filtrowania i izolacji. Jeżeli na interfejsie występuje zarówno układ filtrujący jak i zabezpieczający należy przestrzegać zasad najpierw zabezpieczenia a następnie filtrowania. Ponieważ obwód ochronny służy do zewnętrznego tłumienia przepięć i przetężeń, jeśli obwód ochronny zostanie umieszczony za obwodem filtra, obwód filtra zostanie uszkodzony przez nadciśnienie i przetężenie. Ponadto, ponieważ okablowanie wejściowe i wyjściowe obwodu osłabi efekt filtrowania, izolacji lub ochrony, gdy obwód jest ze sobą połączony. Gdy układ, obwód filtra (filtr), izolacja oraz kabel wejściowy i wyjściowy obwodu ochronnego nie powinny być połączone.

5. Wrażliwe obwody lub urządzenia (takie jak obwody resetowania itp.) znajdują się daleko od krawędzi pojedynczej płytki, zwłaszcza krawędzi interfejsu forniru co najmniej 1000 mil.

6. Obwód jednostki lub urządzenie z dużymi zmianami prądu (takie jak końcówka wejściowa i wyjściowa modułu mocy, wentylator i przekaźnik) powinny być umieszczone w pobliżu, aby zmniejszyć obszar pętli obwodu o dużym natężeniu prądu.

7. Urządzenie filtrujące należy rozładowywać równolegle, aby zapobiec ponownemu zakłóceniu obwodu po filtrowaniu.

8. Stry, kryształ, przekaźnik, zasilanie przełączające i inne urządzenia o silnym promieniowaniu znajdują się w odległości co najmniej 1000 mil od złącza interfejsu forniru. W ten sposób zakłócenia mogą być wypromieniowywane bezpośrednio z kabla lub prąd jest sprzężony z promieniowaniem zewnętrznym.

Zasady okablowania PCB
Oprócz doboru i projektowania obwodów komponentów, dobre okablowanie płytki drukowanej (PCB) jest również bardzo ważnym czynnikiem kompatybilności elektromagnetycznej. Ponieważ PCB jest nieodłącznym składnikiem systemu, zwiększona kompatybilność elektromagnetyczna w okablowaniu PCB nie spowoduje dodatkowych kosztów związanych z ostatecznym ukończeniem produktu. Każdy powinien pamiętać, że złe okablowanie PCB może powodować więcej problemów z kompatybilnością elektromagnetyczną, zamiast eliminować te problemy. W wielu przykładach nawet po dodaniu filtra i komponentów problemy te nie mogą zostać rozwiązane. W końcu musiał ponownie okablować całą tablicę. Dlatego wypracowanie dobrego nawyku okablowania PCB na początku jest metodą najbardziej oszczędzającą pieniądze. Poniżej zostaną przedstawione uniwersalne zasady okablowania PCB oraz strategie projektowania przewodów zasilających, uziemiających i sygnałowych. Na koniec, zgodnie z tymi zasadami, dokonano działań naprawczych dla typowych obwodów drukowanych regulatora powietrza.

1. Separacja okablowania
Funkcją okablowania jest zminimalizowanie szpikulców i sprzężeń szumów między sąsiednimi liniami w tej samej warstwie PCB. Specyfikacja 3W wskazuje, że wszystkie sygnały (zegary, wideo, audio, resetowanie itp.) muszą być izolowane między online a linią, krawędziami, krawędziami, jak pokazano na rysunku 10. W celu dalszego zmniejszenia sprzężenia magnetycznego, punktem odniesienia jest rozmieszczone w pobliżu sygnału kluczowego, aby odizolować szum sprzężenia generowany na innych liniach sygnałowych.

2. Linia ochronna i zwrotna
Ustawienie linii dywersyjnych i ochronnych jest bardzo skuteczną metodą izolacji i ochrony sygnału zegara systemowego w systemie pełnym szumów. Na poniższym rysunku linie równoległe lub ochronne na płytce drukowanej są rozmieszczone wzdłuż linii sygnału klucza. Linia ochronna nie tylko izoluje sprzężony strumień magnetyczny generowany przez inne linie sygnałowe, ale także izoluje od sprzężenia innych linii sygnałowych od sprzężenia innych linii sygnałowych. Różnica między linią zmiany kierunku a linią ochronną polega na tym, że linia zmiany kierunku nie musi być podłączona (podłączona do ziemi), ale oba końce linii ochronnej muszą być podłączone do ziemi. Aby jeszcze bardziej zmniejszyć sprzężenie, linie ochronne w wielowarstwowej płytce drukowanej można dodawać do masy co drugą sekcję.

3. Konstrukcja przewodu zasilającego
W zależności od wielkości płytki liniowej szerokość linii zasilającej jest maksymalnie pogrubiona, aby zmniejszyć rezystancję obwodu. Jednocześnie kierunek przewodu zasilającego i uziemienia jest zgodny z kierunkiem transmisji danych, co pomaga zwiększyć odporność na zakłócenia. W pojedynczym panelu lub podwójnym panelu, jeśli przewód zasilający ma długą drogę, kondensator sprzęgający powinien być dodawany do masy co 3000 mil, a wartość pojemności wynosi 10 UF + 1000 PF.

4. Projekt uziemienia
Zasada projektowania linii naziemnej to:
(1) Cyfrowo oddzielony od symulacji. Jeżeli na płycie liniowej znajdują się zarówno układy logiczne, jak i obwody przewodowe, należy je w miarę możliwości rozdzielić. Uziemienie obwodu niskiej częstotliwości powinno być używane jako pojedynczy punkt i połączenie uziemienia. Gdy rzeczywiste okablowanie jest trudne, można je częściowo połączyć szeregowo przed podłączeniem uziemienia. Obwód wysokiej częstotliwości powinien przyjąć wielopunktowe uziemienie, linia uziemienia powinna być dzierżawiona krótko i wynajmowana, a elementy wysokiej częstotliwości powinny być używane jak największa powierzchnia folii podłogowej przypominającej siatkę.
(2) Linia uziemiająca powinna być jak najgrubsza. Jeśli przewód uziemiający jest używany z bardzo poręczami, potencjał uziemienia będzie się zmieniał wraz ze zmianami prądu, aby zmniejszyć działanie przeciwhałasowe. Dlatego linia uziemienia powinna być grubsza, aby mogła trzykrotnie przekraczać dopuszczalny prąd na płytce drukowanej. Jeśli to możliwe, linia uziemienia powinna znajdować się powyżej 2 ~ 3 mm.
(3) Linia uziemienia tworzy zamkniętą pętlę. Płytka drukowana składająca się z obwodów cyfrowych może w większości poprawić zdolność przeciwszumową.

5. Konstrukcja kabla sygnałowego
W przypadku kluczowych kabli sygnałowych, jeśli pojedyncza płyta ma wewnętrzną warstwę trasowania sygnału, kluczowe linie sygnałowe, takie jak zegary, są płótnem w warstwie wewnętrznej i preferowane są preferowane warstwy okablowania. Ponadto linia sygnału klucza nie może poruszać się po obszarze podziału, w tym szczelinie płaszczyzny odniesienia spowodowanej przez perforacje i podkładki, w przeciwnym razie spowoduje to zwiększenie obszaru pętli sygnału. Co więcej, kluczowa linia sygnału powinna znajdować się od krawędzi płaszczyzny odniesienia ≥ 3H (H jest wysokością płaszczyzny odniesienia odległości linii), aby zahamować efekt promieniowania krawędzi.

W przypadku wrażliwych kabli sygnałowych, takich jak linie zegara, magistrali i kabli częstotliwości radiowej oraz kabli sygnału resetowania, linii sygnału chipa, sygnałów sterowania systemem i innych wrażliwych kabli sygnałowych, linia sygnału powinna być trzymana z dala od interfejsu. Dlatego unikaj sprzężenia interferencyjnego na linii sygnału silnego promieniowania z linią poza sygnałem i promieniuj na zewnątrz; unikaj sprzężenia zewnętrznych zakłóceń z obcymi zakłóceniami wprowadzonymi do interfejsu do wrażliwej linii sygnałowej, powodując błąd działania systemu.

Aby zachować spójność impedancji, kable sygnału różnicowego powinny znajdować się na tej samej warstwie, równych i równoległych liniach, nie ma innego poprowadzenia między liniami różnicowymi. Ponieważ impedancja trybu współbieżnego linii różnicowej jest równa, może poprawić jej zdolność przeciwzakłóceniową.
Zgodnie z powyższymi zasadami okablowania, typowy obwód płytki drukowanej regulatora powietrza został ulepszony i zoptymalizowany, jak pokazano na poniższym rysunku:

Ogólnie rzecz biorąc, poprawa EMC projekt projektu PCB to: Przed okablowaniem przestudiuj schemat projektu ścieżki powrotnej, istnieje najlepsza szansa na sukces, który może osiągnąć cel, jakim jest zmniejszenie promieniowania EMI. A przed faktycznym okablowaniem, zmiana warstwy okablowania itp., nie trzeba wydawać żadnych pieniędzy, to najtańsze podejście do poprawy EMC.

Lisun Firma Instruments Limited została znaleziona przez LISUN GROUP w 2003 roku. LISUN system jakości został ściśle certyfikowany przez ISO9001: 2015. Jako członek CIE, LISUN produkty są projektowane w oparciu o normy CIE, IEC i inne normy międzynarodowe lub krajowe. Wszystkie produkty przeszły certyfikat CE i zostały uwierzytelnione przez zewnętrzne laboratorium.

Naszymi głównymi produktami są Goniofotometr, Integracja Kuli, Spektroradiometr, Generator przepięć, Pistolety do symulatorów ESD, Odbiornik EMI, Sprzęt testowy EMC, Tester bezpieczeństwa elektrycznego, izba środowiska, izba Temperatura, Komora klimatyczna, Komora termiczna, Test w komorze solnej, Komora do badania pyłu, Wodoodporny test, Test RoHS (EDXRF), Test świecącego drutu i Test płomienia igłowego.

Skontaktuj się z nami, jeśli potrzebujesz wsparcia.
Dział techniczny: Service@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8615317907381
Dział sprzedaży: Sales@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8618117273997

Tagi:EFT61000-4 , EMI-9KB , ESD61000-2 , SG61000-5