EMC PCB设计技术介绍

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EMC PCB设计技术介绍

除了电路元件的选择和设计外,良好的印刷电路板(PCB)设计电磁兼容性是一个非常重要的因素。关键PCB电磁兼容设计是为了最大限度地减少回流区域,使回流路径在流动方向上设计。从裂缝的参考平面返回电流的最常见问题是,改变参考平面层和流过连接器的信号。或者连接在电容器两端的去耦电容器可以解决一些问题,但需要考虑电容器,通孔,焊盘和布线的总阻抗。分层策略强调了PCB布局和布线规则三种技术引入的EMC PCB设计技术。

PCB分层策略

电路板设计厚度,过孔和电路板制造工艺层不是解决问题的关键,精细分层堆栈是确保电源总线旁路和去耦,电源接地层或瞬态电压最小和电磁屏蔽的关键信号和通电钥匙。从信号走线来看,良好的分层策略应该是一层或多层上的所有信号走线,这些层紧挨着电源或底层。对于功率,一个好的策略应该是与电源层和接地层相邻的分层,并且电源层和接地层之间的距离尽可能小,这就是我们所说的“分层”策略。在这里,我们将讨论具体的PCB优秀分层策略。

1。布线层的投影面应在平面层区域回流。如果平面层的布线层没有回流投影区域,则投影区域外会有信号布线,导致“边缘辐射”问题,并且还会导致信号电路面积增大,导致差模辐射增加。

2。避免布线层邻近布置。由于相邻平行布线层的信号走线引起信号串扰,如果相邻层应适当地间隔两个上拉布线层,则布线层不能避免,布线层减小并且其层间间隔信号电路。

3。相邻平面层应避免重叠投影平面。因为重叠投影,层之间的耦合电容导致层之间的噪声耦合。

多层设计:
当时钟频率超过5MHz,或小于信号上升时间5ns时,为了使信号的环路区域得到很好的控制,一般需要采用多层设计。在多层设计中应注意以下原则:

1。(层时钟线,总线,接口信号电缆,射频电缆,复位信号,片选信号线和各种控制信号线等)应完成与接地平面相邻的关键布线层,最好是在两个平面之间,如图1所示。关键信号线一般对强辐射或信号线极其敏感,可以减小接近信号布线电路区域的接地平面,降低辐射强度或提高抗噪性。

2。电源平面应相对于其邻居(建议5H~20H)在地平面中收缩。电力平面相对于地平面收缩回流可以有效地抑制“边缘辐射”问题。

此外,单个调节器电源平面(最广泛使用的电源平面)的工作应该接近其地平面,以便有效地减少电源电流回路面积。

3。单板TOP,BOTTOM层无≥50MHz信号线。如果是这样,最好走在两个平面层之间的高频信号,以抑制空间的辐射。

单板和双板设计:
对于单板和双板设计,主要应注意关键信号线和电源线设计。必须靠近电源地线跟踪其紧密的平行线,以减少电源电流回路面积。

布层板两侧的关键信号线应为“引导地线”,如图4所示。关键应该在双板信号线底层大面积的投影平面上,或者采用单层板设计的方式设计“引导地线”,如图5所示。两侧的关键信号线一方面“保护地面”可以减小信号环路面积,另外,还可以防止信号线与地之间的串扰其他信号线。

PCB布局技术

PCB布局设计应完全符合沿信号流设计原则的直线放置,以避免来回环绕,如图6所示。这避免了直接信号耦合,信号质量。为了防止电路元件布局之间的电路相互干扰,电路与元件放置之间的耦合应遵循以下原则:

1。如果设计的接口要单板“清洁”,那么过滤,隔离装置应放在“清洁”并工作到皮带之间隔离。这避免了通过平面层彼此耦合的滤波或隔离装置,减弱了效果。此外,除了过滤和保护设备外,“清洁”不能放置任何其他设备。

2。当多个模块放置在同一电路PCB,数字电路和模拟电路上时,应分开高速和低速电路布局,以避免数字电路,模拟电路,高速电路和低速电路的相互干扰。另外,当电路板同时存在高,中,低速电路时,为避免高频电路噪声通过接口向外辐射,则应遵循图7中布局的原则。

3。PCB电源输入滤波电路应靠近接口放置,已经过滤,避免线路再次耦合。

4。过滤,保护和隔离设备接口电路放置在接口附近,可以有效地实现保护,过滤和隔离效果。如果两个接口都有保护滤波电路,保护滤波器应符合第一原则。由于保护电路用于外部过压和过流抑制,如果保护电路放在滤波电路之后,滤波电路就会出现过压和过流损坏。另外,它会因输入电路的输入减弱而产生走线时的互耦滤波,隔离或保护效果,同时布局确保滤波电路(滤波器),输入输出线隔离和保护电路相互耦合不要 。

5.敏感电路或器件(例如复位电路等)远离接口板边缘的边缘,特别是至少1000mil。

6.附近(如电源模块和风扇继电器的输入和输出端子)意味着电流电路或器件之间应存在较大的变化,应放置在存储电容和高频滤波器之间,以减小大面积回路电流回路。

7。滤芯要并排放置,以防止电路再次被扰动过滤。

8.晶体,晶体,继电器,开关电源和其他设备远离接口连接器的强烈辐射至少1000mil。这种干扰可以从电流耦合到外部辐射向外或直接辐射到电缆上。

PCB布线规则

除了电路元件的选择和设计外,良好的印刷电路板(PCB)布线电磁兼容性也是一个非常重要的因素。由于它是系统PCB的固有组件,因此最终产品中PCB布局增强的电磁兼容性将无法完成带来的额外费用。任何人都应该记住,不良的PCB布局EMC可能会导致更多的问题,而不是消除这些问题,在很多情况下,即使使用过滤器和组件也无法解决这些问题。最后,不得不重新整理整个董事会。因此,在开始养成良好习惯时PCB布局是最经济的方式。下面将介绍PCB布局和电源线,接地和信号线设计策略的一般规则,最后,根据这些规则,

1.布线分离
分离是布线在同一层内的作用PCB噪声耦合和相邻线之间的串扰最小化。3W规格表明所有信号(时钟,视频,音频,复位等)必须如图10所示,在线和线之间,边缘到边缘之间隔离。为了进一步减少磁耦合,将参考接地布放置在靠近键信号的位置,以隔离其他信号线产生的耦合噪声。

2。保护和分流线路
提供的并联电路和关键信号的保护,如系统时钟信号从嘈杂的环境中隔离和保护非常有效的方法。并联或PCB保护电路沿着关键信号线布放置。保护电路的隔离仅由另一信号线产生的磁通耦合,并且还将来自耦合到另一信号线的信号线的关键信号隔离。线路和保护线路分流线路之间的差异不必终止(接地),但受保护线路的两端必须接地。为了进一步减少多层PCB中的耦合,可以在路径上间隔地将保护电路耦合到地。

3。电源线设计
根据当前PCB的尺寸,尽可能加粗电源线宽度以减小回路电阻。同时,电源线在与地面相同的方向上进行数据传输,有助于增强抗噪能力。在单面板或双面板中,如果电源线非常长,则应为每3000mil去耦电容添加走线,电容值为10uF + 1000 pF。

4。地面设计
地面设计原则是:
(1)分离数字和模拟。如果电路板上有两个线性逻辑电路,那么它们应尽可能分开。低频电路接地应与单点接地并联,实际系列的困难部分再接地并联。高频电路应采用多点串联接地,接地电流应尽可能短,并尽可能采用网格状大面积箔片包围高频元件。
(2)地线应粗体。如果地线用非常缝合的线,地电位随电流变化而变化,使抗噪声性能下降。因此,地线应该是粗体,使其通过PCB上允许电流的三倍。如果可能,地线应为2~3mm或更大。
(3)构成闭环地面。PCB只能通过数字电路,布组的接地电路回路最能提高抗噪能力。

5.信号线设计
对于关键信号线,如果有内部信号走线贴面层,时钟和其他关键信号线布衬,优先选择布线层。另外,关键信号线不得交叉分区对准,包括过孔,焊盘间隙引起的参考平面,否则会导致信号电路面积增大。并且关键信号线应远离参考平面边缘≥3H(H是距参考平面的线的高度)以抑制边缘辐射效应。

对于时钟线,总线线路,以及射频信号线和复位信号线,芯片选择信号线,系统控制信号和其他敏感信号线的强辐射,信号线应远离接口。从而避免干扰强烈的辐射信号线耦合到信号线外,外部辐射; 同时避免外部干扰信号线接口与输入信号耦合到敏感线路,导致系统故障。

对于差分信号线应该是同一层,如此长,并且走线,差分线之间的阻抗一致无其他痕迹。由于保证共模阻抗差分对相等,可以提高其抗干扰能力。

根据以上布线规则,典型的印刷电路板电路空调改进优化。

总体而言,EMC的PCB设计改进是:在布线之前,首先研究设计良好的返回路径,有最好的成功机会,可以减少EMI辐射达到目标。并且在实际布线之前没有手,布线层变化所以不花任何钱,是提高EMC的最便宜的方法。

By | 2018-11-29T10:21:57+00:00 十一月 29th, 2018|PCB电路板知识, 最新文章, 电子百科|EMC PCB设计技术介绍已关闭评论