Elektronik tasarım - PCB devre masası tasarımında EMC/EMI kontrol teknolojisi

IC aygıtların integrasyonu geliştirmesi ve ekipmanların yavaş miniaturasyonu ve aygıtların hızını arttırması ile elektronik ürünlerin EMI problemi daha ciddiye oldu. EMC/EMI sistem ekipmanlarının tasarımının görünüşünden, PCB tasarımının tasarımının sırasında EMC/EMI sorunlarını doğru yönetmek için sistem ekipmanlarının elektromagnet uyumluluğu standartlarına uygulamak için en etkili ve en düşük pahalı metodu. Bu makale dijital devre PCB tasarımında EMC/EMI kontrol teknolojisini tanıtır.

1. EMI nesillerinin ve baskı prensipi

EMI'nin nesilleri birleşme yolundan elektromagnetik interferans kaynağı ile enerji hassas sisteme gönderilmiş. Üç temel formu içeriyor: kablo veya ortak toprak aracılığıyla, uzay aracılığıyla radyasyon veya yakın alan birleşmesi. EMI'nin tehlikeyi, elektromagnet uyumluluğu standartlarına belirtilen teknik indeksi gerekçelerini yerine getirmeyen ekipmanlar elektromagnet uyumluluğu standartlarına göre belirtilemeyecek bir şekilde yayınlanma sinyalinin kalitesini azaltarak, devre veya ekipmelere bile zarar vermeye neden oluyor.

EMI'yi bastırmak için, EMI'nin dijital devrelerin tasarımı aşağıdaki prensiplere göre gerçekleştirilmeli:

EMC/EMI teknik belirtilerine göre, göstericiler hiyerarşik kontrol için tek tahta devrelerine ayrılır.

2. EMC/EMI digital devre PCB kontrol teknolojisi

Eİ'nin farklı formlarıyla ilgili konuşurken, özel sorunlar detayla analiz edilmeli. Dijital devrelerin PCB tasarımında, EMI sonraki bölgelerden kontrol edilebilir.

Aygıt seçimi:

EMI tasarladığımızda, önce seçilen cihazın hızını düşünmeliyiz. Her devre içinde, eğer 5'nin yükselmesi zamanında bir cihaz 2,5'nin yükselmesi zamanıyla değiştirilirse, EMI yaklaşık 4 kere artırır. EMI'nin radyasyon şiddeti frekansların karesine eşittir. En yüksek EMI frekansı (fknee) da EMI emisyon bandwidth denir. Sinyal frekansı yerine sinyal yükselmesi zamanının bir fonksiyonu: fknee = 0.35/Tr (cihazın sinyal yükselmesi zamanı nerede Tr)

Radyasyonlu EMI'nin frekans alanı birkaç GHz ile 30MHz. Bu frekans grubunda dalga uzunluğu çok kısa ve devre masasında bile çok kısa sürüşme bir antene olabilir. EMI yüksek olduğunda, devre normal fonksiyonunu kolayca kaybeder. Bu yüzden, makinelerin seçimlerinde devreğin performans şartlarını sağlamak için en az hızlı çipler mümkün olduğunca kullanılmalı ve uygun bir sürücü/alıcı devre kabul edilmeli.

Durum tasarımı:

Para izin verilen maliyetin altında, yeryüzü uçak katlarının sayısını arttırıp yeryüzüne yakın sinyal katını yeryüzüne koymak EMI radyasyonunu azaltır. Yüksek hızlı PCB için elektrik uçağı ve yeryüzü uçağı yaklaşık bir araya getirildir. Bu yüzden elektrik sağlamı engelleyebilir.

dizim:

Sinyal akışına göre, mantıklı bir dizim sinyaller arasındaki arayüzünü azaltır. EMI kontrol etmek için mantıklı düzenleme anahtar. Düzenin temel prensipleri:

• Saat çizgi, araştırma ve radyasyonun ana kaynağıdır. Onu hassas devrelerden uzak tutun ve saati en kısa sürdürün.

• Konektör mümkün olduğunca ve yüksek frekans devresinden uzak bir tarafta düzenlenmeli;

Elektrik teslimatı bölümünün düzenlemesini tamamen düşünün, ve çoklu enerji cihazları elektrik teslimat bölümünün sınırının üzerinde, uçak bölümünün etkisini etkili olarak EMI üzerinde azaltmak için kullanılabilir;

Çeviri:

â● Etkilendirme kontrolü: Yüksek hızlı sinyal çizgileri transmis çizgilerinin özelliklerini gösterecektir, ve sinyal refleksiyonu, çalmayı ve EMI radyasyonunu azaltmak için impedance kontrolü gerekiyor.

Her anahtar sinyalinin akışın yönünü anlamak için anahtar sinyali, dönüş alanının en küçük olduğundan emin olmak için dönüş yoluna yakın yönlendirilmeli.

Düşük frekans sinyalleri için, en azından dirençli yoldan akışını çıkarın; Yüksek frekans sinyallerine göre, yüksek frekans akışını en azından induktans ile yoldan geçirin, en azından dirençli yoldan değil (Figure 1'i görelim). Farklı mod radyasyonu için, EMI radyasyon intensitesi (E) şu anda, şu döngünün bölgesi ve frekansların karesi ile eşittir. (Ben şu and a, A döngü alanı, f frekansı, r döngü merkezinin uzağını ve k bir sürekli.)

Bu yüzden, minimal induktans dönüş yolu sinyal kablosunun altında olduğunda, şu anda dönüş alanı düşürülebilir, bu yüzden EMI radyasyon enerjisini azaltır.

Anahtar sinyali bölümlü bölgeyi geçmemeli.

Strip çizgisinin, mikrostrip çizgisinin ve referens uçağının gerekçelerine uymasını sağlamak için.

Dönüştürme kapasitesinin ön kablosu kısa ve geniş olmalı.

Bütün sinyal izleri mümkün olduğunca tahta kenarından uzak olmalı.

Çok noktalar bağlantı ağı için, sinyal refleksiyonunu azaltmak ve EMI radyasyonunu azaltmak için uygun topolojik yapıları seçin.

PCB tasarım-dizayn-sinyal döngüsünde EMC/EMI kontrol teknolojisi

Elektrik uçağının işlemlerini bölün:

Güç katmanın bölümü

Ana elektrik uça ğında bir ya da daha fazla enerji temsilcisi varsa, her elektrik temsil alanının sürdürülmesini ve yeterli bakar buğunun genişliğini sağlayın. Bölüm çizgisinin çok geniş olması gerekmiyor, genellikle 20-50mil çizgi genişliği uzay radyasyonu azaltmak için yeterli.

Yer katının bölümü

Yer uçağı ayrılmaktan kaçırmak için tutulmalı. Eğer bölünmesi gerekirse, dijital toprak, analog toprak ve sesli toprak arasında ayırmak ve çıkışta ortak bir toprak noktasından dış toprakla bağlanmak gerekir.

Elektrik tasarımının sınır radyasyonunu azaltmak için, güç/yeryüzü uçağı 20H tasarım prensipine uymalı, yani yeryüzü uçağının boyutu elektrik uçağının boyutundan 20H daha büyükdür (2. Şekil görüntü) ve bu yüzden kırmızı alan radyasyon şiddetliğinin %70'e düşülebilir.

Elektrik tasarımının sınır radyasyonunu azaltmak için, güç/yeryüzü uçağı 20 H tasarım prensipine uymalı, yani yeryüzü uçağının büyüklüğü enerji uçağının büyüklüğünden 20H daha büyük, bu yüzden kırmızı alan radyasyon intensitesinin %70'e düşülebilir.

3. EMI'nin diğer kontrol metodları

Güç sistemi tasarımı:

â● İlişkileri kontrol etmek için filtreler kullanın.

Elektrik tasarımı çözümleme. EMI tasarımında, mantıklı değerlendirme kapasitelerini sağlayarak çip çalışmasını güvenilir olarak sağlayabilir, güç tasarımında yüksek frekans sesini azaltır ve EMI'yi azaltır. Elektrik tasarımının ve diğer parazit parametrelerin etkisi yüzünden enerji tasarımının yanıt hızı ve enerji tasarımının kabloları yavaş olur. Bu yüzden sürücüsün hızlı devre içinde istediği anımsal akışı yetersiz yapar. Daha mantıklı bir şekilde kapasiteleri ve elektrik teslimatı katmanının dağıtılmış kapasitelerini tasarlayın, böylece kapasitörün enerji depolaması etkisi, enerji teslimatı cevap vermeden önce cihaza hızlı akışını sunmak için kullanılabilir. Doğru kapasitetli çözümleme, ortak modu EMI'yi azaltma anahtarı olan düşük impedance güç yolunu sağlayabilir.

Çeviri:

• Temel tasarımı bütün kurulun EMI'sini azaltmak için anahtar.

Tek nokta yerleştirmeyi, çoklu nokta yerleştirmeyi veya karışık yerleştirmeyi kullanmayı karar verin.

• Eğer çift panel tasarımında yer kablo katı yoksa, yeryüzü kablo ağını mantıklı tasarlamak ve yeryüzü kablosunun genişliğini>elektrik kablosunun genişliğini>sinyal kablosunun genişliğini sağlamak önemlidir. Büyük bölge kaldırma yöntemi de kullanılabilir, ama aynı katta büyük bölge sürekliliğine dikkat etmek gerekir.

Çoklu katlı tahta tasarımı için, ortak toprak impedansını azaltmak için toprak uçak katı olduğundan emin olun.

EMI analizi ve testi:

Simülasyon Analizi

PCB düzenlemesini tamamladıktan sonra, EM I simulasyon yazılımı ve uzman sistemi, EMC/EMI ortamını simüle etmek için kullanılabilir, ürünün bilgili elektromagnet uyumluluğu standartlarının ihtiyaçlarına uyup olup olmadığını değerlendirmek için kullanılabilir.