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Este artículo discute los pasos clave para construir un prototipo de interferencia electromagnética baja (emi) antes de la prueba de consistencia de la cámara oscura de microondas, incluido el diseño de circuitos de baja radiación y la prueba de precompatibilidad. Las pruebas de precompatibilidad incluyen el uso de software de simulación de campo electromagnético 3D para simular el modelo de diseño de PCB y el análisis emi, y luego el uso de un analizador de espectro (sa) para realizar un escaneo electromagnético de campo cercano del prototipo de pcb. Finalmente, se realizó una prueba de cámara oscura de microondas para verificar la corrección del diseño.
Diseño mínimo del circuito EMI
Para garantizar la emisión de baja radiación (re), las mejores prácticas deben aplicarse al diseñar el esquema del circuito y el diseño del pcb, incluida la adición de cuentas magnéticas de ferrita a circuitos de alimentación, cables de datos usb, Ethernet y otras señales para filtrar el emi. Además, la colocación adecuada de un número suficiente de condensadores de desacoplamiento en el circuito de alimentación puede minimizar la resistencia de la red de distribución, reduciendo así la magnitud de las ondas sonoras generadas por la carga digital y reduciendo el riesgo de radiación. Al mismo tiempo, se optimiza el diseño de la red de compensación de circuito cerrado de la fuente de alimentación del interruptor y se logra un circuito cerrado estable, que puede garantizar una salida de voltaje controlable y minimizar la amplitud de onda de ruido del interruptor. La amplitud de onda acústica reducida puede inhibir significativamente el riesgo EMI del prototipo.
Los rastros de PCB de alta frecuencia o rápido ascenso / descenso a lo largo de la señal deben referirse a circuitos continuos (por ejemplo, al plano de tierra) para reducir el riesgo de emi. La trayectoria no puede pasar por ningún plano de División y agujero. Si la señal debe transmitirse entre capas a través de un agujero, al menos un agujero de tierra debe colocarse junto al agujero de paso de la señal como la ruta de retorno de la corriente de la señal desde el extremo receptor hasta el extremo de transmisión. Si no hay una ruta de retorno adecuada, la corriente de retorno puede transmitirse arbitrariamente en el PCB y convertirse en una fuente potencial de emi.
Un excelente programa de puesta a tierra también es un factor clave para minimizar el emi. Todos los diseños de PCB deben evitar el circuito de tierra, ya que cuando pasa la corriente de la señal de retorno, el circuito de tierra formará un emisor de radiación. Diseñar el suelo en un plano de referencia ancho puede construir un buen esquema de puesta a tierra. Los planos de puesta a tierra de los diferentes grupos de circuitos (como los circuitos de radiofrecuencia, analógicos y digitales) deben separarse físicamente y las conexiones de los circuitos deben establecerse a través de cuentas magnéticas de ferrita para ayudar a evitar que el ruido de alta frecuencia se propague entre los grupos de circuitos.
Una vez finalizado el diseño del diseño del pcb, se realizará una simulación para realizar un análisis EMI para garantizar que el PCB tenga un menor riesgo de emisión de radiación antes de su fabricación. omitir la simulación EMI puede no garantizar el rendimiento EMI del PCB y provocará un rediseño. Si los resultados de la simulación EMI cumplen con las especificaciones técnicas, el diseñador puede comenzar la fabricación de PCB y luego utilizar un analizador de espectro para realizar un escaneo electromagnético de campo cercano del prototipo de pcb. Las pruebas de precompatibilidad, como la simulación EMI y el escaneo electromagnético de campo cercano, pueden aumentar la confianza de los diseñadores en prototipos con un menor emi. Una vez completada la prueba de precompatibilidad, el dispositivo probado puede realizar la prueba real de conformidad EMI en la Cámara anecoica.
Análisis EMI simulado
Después de completar el diseño de diseño de diseño de pcb, el archivo de diseño se importa a empro 2013.07 para la simulación 3D emi. Se seleccionan señales diferenciales para la simulación de campo electromagnético tridimensional del método de elementos limitados (fem). La simulación de campo electromagnético tridimensional es el proceso de establecer las condiciones de límite electromagnético y el tamaño de la red del modelo y resolver las ecuaciones de maxwell. Para garantizar la precisión de los resultados de la simulación, el tamaño del límite debe establecerse en más de ocho veces el grosor del pcb, y el tamaño de la cuadrícula debe establecerse en menos de 1 / 5 del ancho del pcb. Las computadoras que operan campos magnéticos tridimensionales necesitan estar equipadas con más de 16g de memoria y más de 100g de capacidad de almacenamiento para garantizar que el análisis se desarrolle sin problemas.
Establecer un sensor de campo lejano para capturar el campo electromagnético emitido y utilizar la plantilla de simulación EMI de empro para calcular la Potencia de emisión de campo lejano, y luego establecer una sonda de campo eléctrico a una distancia de 10 metros para dibujar un mapa de respuesta de frecuencia de dominio. Luego, se simula el campo electromagnético tridimensional del modo de diferencia limitada de dominio de tiempo (fdtd) y se comparan los resultados de la simulación con el modo de elementos limitados.
Con referencia al mapa de simulación de intensidad del campo eléctrico de 30 MHz ï 1 GHz (figura 1) (la unidad de intensidad del campo eléctrico es de DB Isla ¼ V y la unidad de frecuencia es de ghz), el nivel de potencia de radiación (la curva azul es la simulación del modo FEM y la curva roja es la simulación del modo fdtd) está por debajo del umbral máximo FCC de aproximadamente 45 DB isla 1 / 4 V (línea virtual verde).
Se produce un pico máximo de intensidad de Potencia (- 66,4 dbm) cerca de 400 mhz. La bobina se mueve a menos de 3 pulgadas del dispositivo medido como sensor de campo cercano. El ancho de banda de resolución del analizador de espectro de 30 kHz puede realizar la medición de fondo de bajo ruido (- 80 dbm), por lo que el pico (radiación de diferentes frecuencias discretas) es claramente visible. Para aumentar la confianza del prototipo en la prueba de conformidad EMI a través del campo lejano de la cámara oscura de microondas (3 y 10 metros), la Potencia máxima en la zona cercana debe ser inferior a - 65dbm. La línea roja muestra el nivel máximo de potencia de emisión de radiación de la clase cispr 11 a: menos de 56 DB en el rango de frecuencia de 30 MHz a 1 ghz. La curva marrón por debajo de la línea roja indica el cinturón protector especificado en la Guía EMC de keysight (anteriormente conocida como agilent). Los componentes verticales y horizontales de las ondas radiantes están representados por curvas azules y verdes, respectivamente. En las frecuencias de 400 MHz y 560 MHz se registraron dos picos de potencia de 38 DBS y 37 dbs, ambos por debajo del umbral máximo.
El diseño de circuitos de bajo EMI y las pruebas de precompatibilidad (como la simulación tridimensional de EMI y el escaneo electromagnético de campo cercano) son muy importantes. Evitan la refabricación innecesaria de pcb, ahorran costos y tiempo de desarrollo y pueden reducir el tiempo para realizar pruebas de cumplimiento del EMI en salas oscuras de microondas para garantizar que los productos electrónicos estén disponibles a tiempo o incluso antes de lo previsto.
Recubrimiento de la superficie de PCB
R. níquel electrolítico / oro: este recubrimiento es el más estable, pero el precio es el más alto.
B. la placa de plata impregnada (immersiog ag) no es tan buena como el recubrimiento dorado, y es propensa a la migración eléctrica y las fugas.
C. placa Chapada en níquel / oro sin electrodomésticos (electroclass nickel? ¿ imageau, enig), cuando el proceso de inmersión es inestable, es propenso a la producción de discos negros.
D. estaño sin plomo, el estaño sin plomo aún no está completamente maduro.
E. planchado de aire caliente (sn / AG / cuhasl), el proceso de producción de este recubrimiento aún no está completamente maduro.
F. conservantes de soldabilidad orgánica (osp, conservantes de soldabilidad orgánica), este recubrimiento es el más barato, pero el peor rendimiento. Al usar la placa osp, preste atención al tiempo de almacenamiento de la placa entre el retorno y entre el retorno y la soldadura de pico, porque la película protectora en la almohadilla de la placa se dañará después del calentamiento a alta temperatura y la soldabilidad se reducirá considerablemente.
