EMC design v PCB deska by měl být součástí komplexního návrhu jakéhokoli elektronického zařízení a systému a je mnohem nákladově efektivnější než jiné metody, které se snaží dosáhnout EMC produktu. Klíčovou technologií návrhu elektromagnetické kompatibility je studium zdrojů elektromagnetického rušení. Řízení elektromagnetického vyzařování ze zdrojů elektromagnetického rušení je trvalým řešením. Pro regulaci vyzařování zdrojů rušení je kromě snížení úrovně elektromagnetického šumu generovaného mechanismem zdrojů elektromagnetického rušení potřeba široce využívat technologie stínění (včetně izolace), filtrování a uzemnění.

Mezi hlavní techniky návrhu EMC patří metody elektromagnetického stínění, techniky filtrování obvodů a zvláštní pozornost by měla být věnována návrhu uzemnění překrytí zemnícího prvku.

Za prvé, pyramida návrhu EMC v desce plošných spojů
Obrázek 9-4 ukazuje doporučenou metodu pro nejlepší návrh EMC zařízení a systémů. Toto je pyramidový graf.

Za prvé, základem dobrého návrhu EMC je aplikace dobrých zásad elektrického a mechanického návrhu. To zahrnuje úvahy o spolehlivosti, jako je splnění konstrukčních specifikací v rámci přijatelných tolerancí, dobré montážní metody a různé testovací techniky ve vývoji.

Obecně řečeno, zařízení, která řídí dnešní elektronická zařízení, musí být namontována na PCB. Tato zařízení se skládají ze součástí a obvodů, které mají potenciální zdroje rušení a jsou citlivé na elektromagnetickou energii. Proto je návrh EMC desky plošných spojů další nejdůležitější otázkou při návrhu EMC. Umístění aktivních součástí, směrování tištěných linek, přizpůsobení impedance, návrh uzemnění a filtrování obvodu by měly být brány v úvahu při návrhu EMC. Některé součástky DPS je také potřeba stínit.

Za třetí, interní kabely se obecně používají k připojení desek plošných spojů nebo jiných vnitřních dílčích součástí. Proto je návrh EMC vnitřního kabelu včetně způsobu vedení a stínění velmi důležitý pro celkovou EMC jakéhokoli daného zařízení.

Jak provést návrh EMC na desce plošných spojů?

Po dokončení návrhu EMC desky plošných spojů a návrhu vnitřního kabelu je třeba věnovat zvláštní pozornost návrhu stínění šasi a metodám zpracování všech mezer, perforací a otvorů pro kabely.

A konečně by se také mělo zaměřit na vstupní a výstupní napájení a další problémy s filtrováním kabelů.

2. Elektromagnetické stínění
Stínění používá především různé vodivé materiály, vyrobené do různých obalů a připojené k zemi, aby odřízly cestu šíření elektromagnetického šumu tvořenou elektrostatickou vazbou, indukční vazbou nebo střídavým elektromagnetickým polem v prostoru. Izolace využívá především relé, oddělovací transformátory nebo fotoelektrické Izolátory a další zařízení k odříznutí cesty šíření elektromagnetického šumu ve formě vedení se vyznačují oddělením zemního systému dvou částí obvodu a odříznutím možnosti propojení přes impedance.

Účinnost stínícího tělesa je reprezentována účinností stínění (SE) (jak je znázorněno na obrázku 9-5). Účinnost stínění je definována jako:

Jak provést návrh EMC na desce plošných spojů?

Vztah mezi účinností elektromagnetického stínění a útlumem intenzity pole je uveden v tabulce 9-1.

Jak provést návrh EMC na desce plošných spojů?

Čím vyšší je účinnost stínění, tím obtížnější je každé zvýšení o 20 dB. Případ civilního vybavení obecně vyžaduje účinnost stínění pouze asi 40 dB, zatímco případ vojenského vybavení obecně vyžaduje účinnost stínění více než 60 dB.

Jako stínící materiály lze použít materiály s vysokou elektrickou vodivostí a magnetickou permeabilitou. Běžně používané stínící materiály jsou ocelová deska, hliníková deska, hliníková fólie, měděná deska, měděná fólie a tak dále. S přísnějšími požadavky na elektromagnetickou kompatibilitu pro civilní produkty stále více výrobců používá metodu pokovování niklem nebo mědí na plastové pouzdro pro dosažení stínění.

Design PCB, kontaktujte prosím 020-89811835

Tři, filtrování
Filtrování je technika pro zpracování elektromagnetického šumu ve frekvenční oblasti, která poskytuje cestu s nízkou impedancí pro elektromagnetický šum pro dosažení účelu potlačení elektromagnetického rušení. Odřízněte cestu, kterou se rušení šíří podél signálového vedení nebo elektrického vedení, a stínění společně tvoří dokonalou ochranu proti rušení. Například filtr napájecího zdroje má vysokou impedanci pro výkonovou frekvenci 50 Hz, ale představuje nízkou impedanci pro spektrum elektromagnetického šumu.

Podle různých filtračních objektů je filtr rozdělen na filtr střídavého napájení, filtr přenosového vedení signálu a oddělovací filtr. Podle frekvenčního pásma filtru lze filtr rozdělit do čtyř typů filtrů: dolní propust, horní propust, pásmová propust a pásmová zádrž.

Jak provést návrh EMC na desce plošných spojů?

Čtyři, napájení, technologie uzemnění
Ať už se jedná o zařízení informačních technologií, rádiovou elektroniku a elektrické produkty, musí být napájeno zdrojem energie. Zdroj se dělí na externí zdroj a interní zdroj. Napájecí zdroj je typickým a závažným zdrojem elektromagnetického rušení. Například při dopadu elektrické sítě může být špičkové napětí až kilovolty nebo více, což způsobí zničující poškození zařízení nebo systému. Síťové elektrické vedení je navíc způsob, jak do zařízení pronikají různé rušivé signály. Proto je systém napájení, zejména návrh EMC spínaného zdroje, důležitou součástí návrhu na úrovni komponent. Opatření jsou různá, např. napájecí kabel je veden přímo z hlavní brány elektrizační soustavy, střídavý proud odebíraný z el. a přepěťovou a nadproudovou ochranu.

Uzemnění zahrnuje uzemnění, uzemnění signálu a tak dále. Konstrukce uzemňovacího tělesa, rozmístění zemnícího vodiče a impedance zemnícího vodiče na různých frekvencích nesouvisí pouze s elektrickou bezpečností výrobku nebo systému, ale souvisí také s elektromagnetickou kompatibilitou a technologií jeho měření.

Dobré uzemnění může chránit normální provoz zařízení nebo systému a osobní bezpečnost a může eliminovat různé elektromagnetické rušení a údery blesku. Proto je návrh uzemnění velmi důležitý, ale je to také obtížný předmět. Existuje mnoho typů zemnících vodičů, včetně logického uzemnění, signálového uzemnění, stínění a ochranného uzemnění. Způsoby uzemnění lze také rozdělit na jednobodové uzemnění, vícebodové uzemnění, smíšené uzemnění a plovoucí zem. Ideální zemnící povrch by měl mít nulový potenciál a mezi uzemňovacími body by neměl být žádný potenciálový rozdíl. Ale ve skutečnosti má jakýkoli „zem“ nebo zemnící vodič odpor. Když protéká proud, dojde k poklesu napětí, takže potenciál na uzemňovacím vodiči není nulový a mezi dvěma uzemňovacími body bude zemní napětí. Když je obvod uzemněn ve více bodech a existují signálová spojení, vytvoří rušivé napětí zemní smyčky. Proto je technologie uzemnění velmi specifická, jako je například uzemnění signálu a uzemnění napájení by mělo být odděleno, složité obvody používají vícebodové uzemnění a společné uzemnění.