《電子技術(shù)應(yīng)用》
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入門:淺談PCB板電磁兼容的重要性

2023-02-27
來源:瑞德科諾
關(guān)鍵詞: EMC 電磁兼容 PCB

  --------- PCB電磁兼容的重要性 ---------

  產(chǎn)品滿足電磁兼容(EMC)要求,PCB設(shè)計應(yīng)遵循哪些規(guī)范?

  在做產(chǎn)品的過程中可能都遇到過這樣的事情,明明用的是屏蔽機箱,為何電磁兼容實驗卻過不了。這又是什么原因呢?

  很明顯產(chǎn)品在設(shè)計時,只注重機箱的EMC設(shè)計,而忽略了PCB板的EMC設(shè)計??赡艽蠹叶加薪佑|過一些設(shè)備,外殼縫隙和開孔很大,卻通過了EMC測試,有點匪夷所思。由此可見PCB板卡的EMC設(shè)計,才是產(chǎn)品EMC設(shè)計的核心。

  PCB·EMC設(shè)計是影響產(chǎn)品EMC測試中最重要的一環(huán)。

  --------- PCB板的EMC設(shè)計原則 ---------

  下面分享一些EMC設(shè)計經(jīng)驗給大家:

  產(chǎn)品電磁兼容性的設(shè)計原則,就是一定要在新產(chǎn)品研發(fā)階段就進(jìn)行EMC設(shè)計,否則有可能亡羊補牢的機會都沒有。EMC設(shè)計是產(chǎn)品開發(fā)的重要一環(huán),他可以使效率可以大幅提升,使研發(fā)費用最大限度節(jié)省。

  經(jīng)驗告訴我們,在功能設(shè)計的同時進(jìn)行EMC 設(shè)計,到樣板、樣機完成則通過EMC測試,是最省時間和最有經(jīng)濟效益的。

  --PCB板EMC設(shè)計要點之一:元器件的選擇--

 ?。?)主要部件,集成電路的選型應(yīng)主要考慮,減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力,盡量選用本身發(fā)射小的芯片,工作速率低的器件,多地線腳的芯片(芯片實質(zhì)就是集成度較高的電路模塊,封裝時多裝地線腳,可以減小高速差模電流環(huán)面積S,相應(yīng)地減小芯片的發(fā)射);

 ?。?) 避免使用大功率、高損耗器件,它們往往是大的輻射源,保證所選器件不工作在非線性區(qū),以免產(chǎn)生諧波分量成為干擾源。

 ?。?)電路設(shè)計除考慮減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力外,還應(yīng)考慮電源電路防外部騷擾包括浪涌、快速脈沖群、靜電、電壓跌落、電壓變化等;

 ?。?)電路設(shè)計或方案應(yīng)不使數(shù)字信號波形產(chǎn)生過沖,應(yīng)使無用的諧波振蕩幅度最小,使無用的高次諧波成分最少,避免引發(fā)強烈的電磁干擾;

 ?。?)對集總參數(shù)電路,增加阻尼、減小Q值,防止振蕩。

  --PCB板EMC設(shè)計要點之二:布線的設(shè)計--

 ?。?)盡量減小所有的高速信號及時鐘信號線構(gòu)成的環(huán)路面積,連接線要盡可能短,并使信號線緊鄰地回路;

  (2)使用小型化器件和多層線路板,多層印制板可緊縮布線空間,高頻特性好,容易實現(xiàn)EMC;

 ?。?)印制板層數(shù)選擇考慮關(guān)鍵信號的屏蔽和隔離要求,先確定所需信號層數(shù),然后考慮成本的前提下,增加地平面和電源層是PCB EMC設(shè)計最好的措施之一;

  (4)印制板分層原理與布置印刷電路、布置排線的原理一樣,元件面下面為地平面,關(guān)鍵電源平面與其對應(yīng)的地平面相鄰,相鄰層的關(guān)鍵信號不跨區(qū),所有的信號層特別是高速信號、時鐘信號與地平面相鄰,盡量避免兩信號層相鄰;

 ?。?)個別電源層、地層不能作為一個連續(xù)的平面時,采用多網(wǎng)孔連接形成地格蜂窩網(wǎng),有效減小電流環(huán)路面積,減小公共阻抗R,加大信號與地層分布電容;

 ?。?)線路板布線設(shè)計時順序考慮:電源和地/時鐘線/信號線,布線應(yīng)該短、直、粗、勻,不要直角和突變, 應(yīng)有“之”字形,用圓角代替尖銳走線,盡可能加寬電源和地的布線,電源和地層的分割,盡量符合微帶線和帶狀線要求;

  (7)走線盡可能遠(yuǎn)離騷擾源,布線考慮鐵氧體材料的使用,預(yù)留磁珠和貼片濾波器的位置,以備按需加減。

  --PCB板EMC要點之三:接地設(shè)計--

 ?。?)高速信號線路及內(nèi)部線纜的EMC設(shè)計;PCB的EMC設(shè)計中也提到供電與接地、高速信號線路的EMC設(shè)計,

 ?。?)芯片間使用低阻抗地連接(地平面),不同芯片供電腳間阻抗盡量小,芯片供電腳(意思是離芯片供電 腳很近的供電線上)與地間接高頻旁路電容,供電布線預(yù)留磁珠和貼片濾波器的位置,以備按需加減;

 ?。?)布線、I/O排線的核心原則就是減小電流環(huán)面積S,布置排線的原理與印制板分層原理一樣,關(guān)鍵電源線與其對應(yīng)的地線相鄰,所有的信號層特別是高速信號、時鐘信號線與地線相鄰,盡量避免兩信號線相鄰;

 ?。?)為避免接地線長度過長(接近λ/4),可采用多點就近接地,接地線高頻阻抗要??;

 ?。?)減小電纜的天線效應(yīng)及減小偶極子天線效應(yīng),跨線、I/O排線采用屏蔽性能好的線纜,內(nèi)導(dǎo)線采用多股雙絞線,使空間場互抵,屏蔽層可作為回線;

 ?。?)機內(nèi)采用屏蔽線防止感應(yīng)噪聲;

 ?。?)波器的輸入輸出線應(yīng)拉開距離,忌并行走線,以免影響濾波效果;

  (8)I/O接口注意高速電路阻抗匹配,減小、消除反射;



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