A més de la selecció de components i disseny de circuits, bé placa de circuit imprès (PCB) també és un factor molt important en la compatibilitat electromagnètica. La clau per al disseny de PCB EMC és reduir l’àrea de reflux tant com sigui possible i deixar que el camí de reflux flueixi en la direcció del disseny. Els problemes de corrent de retorn més comuns provenen de les esquerdes del pla de referència, el canvi de la capa del pla de referència i el senyal que flueix pel connector. Els condensadors de pont o els condensadors de desacoblament poden resoldre alguns problemes, però s’ha de tenir en compte la impedància general dels condensadors, vies, coixinets i cablejat. Aquesta conferència introduirà la tecnologia de disseny de PCB d’EMC des de tres aspectes: estratègia de capes de PCB, habilitats de disseny i regles de cablejat.

Estratègia de capes de PCB

El gruix, mitjançant el procés i el nombre de capes en el disseny de la placa de circuit no són la clau per resoldre el problema. Un bon apilament en capes és garantir la derivació i el desacoblament del bus d’alimentació i minimitzar la tensió transitòria a la capa d’alimentació o a la capa de terra. La clau per protegir el camp electromagnètic del senyal i la font d’alimentació. Des de la perspectiva de les traces del senyal, una bona estratègia de capes hauria de ser posar totes les traces del senyal en una o diverses capes, i aquestes capes es troben al costat de la capa de potència o la capa de terra. Per a la font d’alimentació, una bona estratègia de capes hauria de ser que la capa d’alimentació estigui adjacent a la capa de terra i la distància entre la capa d’energia i la capa de terra sigui tan petita com sigui possible. Això és el que anomenem estratègia de “capa”. A continuació parlarem específicament de l’excel·lent estratègia de capes de PCB. 1. El pla de projecció de la capa de cablejat ha d’estar a l’àrea de la capa del pla de reflux. Si la capa de cablejat no es troba a l’àrea de projecció de la capa del pla de reflux, hi haurà línies de senyal fora de l’àrea de projecció durant el cablejat, cosa que provocarà el problema de la “radiació de la vora” i també augmentarà l’àrea del bucle de senyal. , donant lloc a un augment de la radiació en mode diferencial . 2. Intenteu evitar instal·lar capes de cablejat adjacents. Com que les traces de senyal paral·leles a les capes de cablejat adjacents poden provocar una diafonia del senyal, si és impossible evitar les capes de cablejat adjacents, l’espai entre les dues capes de cablejat s’hauria d’augmentar adequadament i l’espai entre la capa de cablejat i el seu circuit de senyal hauria d’augmentar. ser reduït. 3. Les capes planes adjacents han d’evitar la superposició dels seus plans de projecció. Perquè quan les projeccions se superposen, la capacitat d’acoblament entre les capes farà que el soroll entre les capes s’acoble entre si.

Disseny de taulers multicapa

Quan la freqüència del rellotge supera els 5 MHz o el temps d’augment del senyal és inferior a 5 ns, per controlar bé l’àrea del bucle del senyal, generalment es requereix un disseny de placa multicapa. Cal prestar atenció als principis següents quan es dissenyen plaques multicapa: 1. La capa de cablejat clau (la capa on la línia de rellotge, la línia de bus, la línia de senyal d’interfície, la línia de radiofreqüència, la línia de senyal de restabliment, la línia de senyal de selecció de xip i diversos senyals de control). s’han localitzat línies) ha de ser adjacent al pla de terra complet, preferiblement entre els dos plans de terra, com es mostra a la figura 1. Les línies de senyal clau són generalment una radiació forta o línies de senyal extremadament sensibles. El cablejat a prop del pla de terra pot reduir l’àrea del bucle del senyal, reduir la intensitat de la radiació o millorar la capacitat anti-interferència.

Figura 1 La capa de cablejat clau es troba entre els dos plans de terra

2. El pla de potència s’ha de retreure en relació al seu pla de terra adjacent (valor recomanat 5H~20H). La retracció del pla de potència en relació al seu pla de terra de retorn pot suprimir eficaçment el problema de la “radiació de vora”.

In addition, the main working power plane of the board (the most widely used power plane) should be close to its ground plane to effectively reduce the loop area of ​​the power supply current, as shown in Figure 3.

Figure 3 The power plane should be close to its ground plane

3. Si no hi ha cap línia de senyal ≥50MHz a les capes SUPERIOR i INFERIOR del tauler. Si és així, el millor és caminar el senyal d’alta freqüència entre les dues capes planes per suprimir la seva radiació a l’espai.

Single-layer board and double-layer board design

Per al disseny de plaques d’una sola capa i de doble capa, s’ha de prestar atenció al disseny de línies de senyal clau i línies elèctriques. Hi ha d’haver un cable de terra al costat i paral·lel a la traça d’alimentació per reduir l’àrea del bucle de corrent d’alimentació. La “línia de terra guia” s’ha de col·locar a banda i banda de la línia de senyal clau de la placa d’una sola capa, tal com es mostra a la figura 4. El pla de projecció de la línia de senyal clau de la placa de doble capa hauria de tenir una gran àrea de terra , o el mateix mètode que la placa d’una sola capa, dissenyeu la “Línia de terra guia”, tal com es mostra a la figura 5. El “cable de terra de protecció” a ambdós costats de la línia de senyal clau pot reduir l’àrea del bucle de senyal d’una banda, i també evita la diafonia entre la línia de senyal i altres línies de senyal.

En general, la capa de la placa PCB es pot dissenyar segons la taula següent.

Habilitats de disseny de PCB

When designing the PCB layout, fully comply with the design principle of placing in a straight line along the signal flow direction, and try to avoid looping back and forth, as shown in Figure 6. This can avoid direct signal coupling and affect signal quality. In addition, in order to prevent mutual interference and coupling between circuits and electronic components, the placement of circuits and the layout of components should follow the following principles:

1. Si es dissenya una interfície de “terra net” a la placa, els components de filtratge i aïllament s’han de col·locar a la banda d’aïllament entre el “sòl net” i el terreny de treball. Això pot evitar que els dispositius de filtratge o aïllament s’acoblen entre si a través de la capa plana, la qual cosa debilita l’efecte. A més, en el “terra net”, a part dels dispositius de filtració i protecció, no es poden col·locar altres dispositius. 2. Quan es col·loquen diversos circuits de mòduls a la mateixa PCB, els circuits digitals i analògics, i els circuits d’alta velocitat i de baixa velocitat s’han de disposar per separat per evitar interferències mútues entre circuits digitals, circuits analògics, circuits d’alta velocitat i circuits de baixa velocitat. A més, quan existeixen circuits d’alta, mitjana i baixa velocitat a la placa de circuits al mateix temps, per evitar que el soroll del circuit d’alta freqüència s’irradii cap a l’exterior a través de la interfície.

3. El circuit de filtre del port d’entrada d’alimentació de la placa de circuit s’ha de col·locar a prop de la interfície per evitar que el circuit que s’ha filtrat es torni a acoblar.

Figura 8 El circuit de filtre del port d’entrada d’alimentació s’ha de col·locar a prop de la interfície

4. Els components de filtratge, protecció i aïllament del circuit d’interfície es col·loquen a prop de la interfície, tal com es mostra a la figura 9, que pot aconseguir efectivament els efectes de protecció, filtrat i aïllament. Si hi ha tant un filtre com un circuit de protecció a la interfície, s’ha de seguir el principi de primera protecció i després de filtratge. Com que el circuit de protecció s’utilitza per a la supressió de sobretensió i sobreintensitat externa, si el circuit de protecció es col·loca després del circuit del filtre, el circuit del filtre es veurà danyat per sobretensió i sobreintensitat. A més, com que les línies d’entrada i sortida del circuit debilitaran l’efecte de filtratge, aïllament o protecció quan s’acoblen entre si, assegureu-vos que les línies d’entrada i sortida del circuit de filtre (filtre), aïllament i protecció no ho facin. s’acoblen entre si durant el disseny.

5. Sensitive circuits or devices (such as reset circuits, etc.) should be at least 1000 mil away from each edge of the board, especially the edge of the board interface.

6. Els condensadors d’emmagatzematge d’energia i de filtre d’alta freqüència s’han de col·locar a prop dels circuits de la unitat o dels dispositius amb grans canvis de corrent (com ara els terminals d’entrada i sortida del mòdul d’alimentació, ventiladors i relés) per reduir l’àrea del bucle del gran bucle de corrent.

7. Els components del filtre s’han de col·locar un al costat de l’altre per evitar que el circuit filtrat torni a interferir.

8. Mantingueu els dispositius de radiació forta com ara cristalls, oscil·ladors de cristall, relés i fonts d’alimentació de commutació com a mínim a 1000 mils de distància dels connectors de la interfície de la placa. D’aquesta manera, la interferència es pot irradiar directament o el corrent es pot acoblar al cable de sortida per irradiar cap a l’exterior.

Normes de cablejat de PCB

A més de la selecció de components i el disseny del circuit, un bon cablejat de la placa de circuit imprès (PCB) també és un factor molt important en la compatibilitat electromagnètica. Com que la PCB és un component inherent del sistema, la millora de la compatibilitat electromagnètica en el cablejat de la PCB no comportarà costos addicionals per a la finalització final del producte. Qualsevol hauria de recordar que una mala disposició del PCB pot causar més problemes de compatibilitat electromagnètica, en lloc d’eliminar-los. En molts casos, fins i tot l’addició de filtres i components no pot resoldre aquests problemes. Al final, es va haver de tornar a cablejar tota la placa. Per tant, és la manera més rendible de desenvolupar bons hàbits de cablejat de PCB al principi. A continuació s’introduiran algunes regles generals de cablejat de PCB i les estratègies de disseny de línies elèctriques, línies de terra i línies de senyal. Finalment, d’acord amb aquestes normes, es proposen mesures de millora per al típic circuit de placa de circuit imprès de l’aire condicionat. 1. Separació del cablejat La funció de la separació del cablejat és minimitzar la diafonia i l’acoblament de soroll entre circuits adjacents a la mateixa capa de la PCB. L’especificació de 3W estableix que tots els senyals (rellotge, vídeo, àudio, reinici, etc.) s’han d’aïllar de línia a línia, de vora a extrem, tal com es mostra a la figura 10. Per reduir encara més l’acoblament magnètic, la terra de referència és col·locat a prop del senyal clau per aïllar el soroll d’acoblament generat per altres línies de senyal.

2. Configuració de la línia de protecció i derivació La línia de derivació i protecció és un mètode molt eficaç per aïllar i protegir els senyals clau, com ara els senyals del rellotge del sistema en un entorn sorollós. A la figura 21, el circuit paral·lel o de protecció de la PCB es troba al llarg del circuit del senyal clau. El circuit de protecció no només aïlla el flux magnètic d’acoblament generat per altres línies de senyal, sinó que també aïlla els senyals clau de l’acoblament amb altres línies de senyal. La diferència entre la línia de derivació i la línia de protecció és que la línia de derivació no s’ha d’acabar (connectada a terra), sinó que els dos extrems de la línia de protecció han d’estar connectats a terra. Per reduir encara més l’acoblament, el circuit de protecció del PCB multicapa es pot afegir amb un camí a terra cada altre segment.

3. El disseny de la línia elèctrica es basa en la mida del corrent de la placa de circuit imprès i l’amplada de la línia elèctrica és tan gruixuda com sigui possible per reduir la resistència del bucle. Al mateix temps, feu que la direcció de la línia elèctrica i la línia de terra sigui coherent amb la direcció de la transmissió de dades, la qual cosa ajuda a millorar la capacitat anti-soroll. En un panell únic o doble, si la línia elèctrica és molt llarga, s’ha d’afegir un condensador de desacoblament a terra cada 3000 mil i el valor del condensador és de 10uF + 1000pF.

Disseny del cable de terra

Els principis del disseny de cables de terra són:

(1) La terra digital està separada de la terra analògica. Si hi ha circuits lògics i circuits lineals a la placa de circuits, s’han de separar tant com sigui possible. La terra del circuit de baixa freqüència s’ha de posar a terra en paral·lel en un sol punt tant com sigui possible. Quan el cablejat real és difícil, es pot connectar parcialment en sèrie i després connectar-se a terra en paral·lel. El circuit d’alta freqüència s’ha de connectar a terra en diversos punts en sèrie, el cable de terra ha de ser curt i llogat, i la làmina de terra de gran àrea semblant a la xarxa s’ha d’utilitzar al voltant del component d’alta freqüència tant com sigui possible.

(2) El cable de terra ha de ser el més gruixut possible. Si el cable de terra utilitza una línia molt ajustada, el potencial de terra canvia amb el canvi de corrent, la qual cosa redueix el rendiment anti-soroll. Per tant, el cable de terra s’ha d’engrossir perquè pugui passar tres vegades el corrent admissible al tauler imprès. Si és possible, el cable de terra hauria de ser de 2 ~ 3 mm o més.

(3) El cable de terra forma un bucle tancat. Per a les plaques impreses compostes només per circuits digitals, la majoria dels seus circuits de connexió a terra estan disposats en bucles per millorar la resistència al soroll.

Disseny de la línia de senyal

Per a les línies de senyal clau, si el tauler té una capa de cablejat de senyal interna, les línies de senyal clau, com ara els rellotges, s’han de col·locar a la capa interior i es dóna prioritat a la capa de cablejat preferida. A més, les línies de senyal clau no s’han d’encaminar a través de l’àrea de partició, incloses les llacunes del plànol de referència causades per vias i coixinets, en cas contrari, provocarà un augment de l’àrea del bucle de senyal. I la línia de senyal clau hauria d’estar a més de 3H de la vora del pla de referència (H és l’alçada de la línia des del pla de referència) per suprimir l’efecte de la radiació de la vora. Per a línies de rellotge, línies d’autobús, línies de radiofreqüència i altres línies de senyal de radiació forta i línies de senyal de restabliment, línies de senyal de selecció de xip, senyals de control del sistema i altres línies de senyal sensibles, manteniu-los allunyats de la interfície i les línies de senyal sortints. Això evita que la interferència de la línia de senyal radiant forta s’acobli a la línia de senyal de sortida i s’irradiï cap a l’exterior; i també evita la interferència externa provocada per la línia de senyal de sortida de la interfície des de l’acoblament a la línia de senyal sensible, provocant un mal funcionament del sistema. Les línies de senyal diferencial haurien d’estar a la mateixa capa, de la mateixa longitud i córrer en paral·lel, mantenint la impedància consistent i no hi hauria d’haver cap altre cablejat entre les línies diferencials. Com que s’assegura que la impedància del mode comú del parell de línies diferencials és igual, es pot millorar la seva capacitat anti-interferència. D’acord amb les regles de cablejat anteriors, es millora i optimitza el circuit típic de la placa de circuit imprès de l’aire condicionat.