Ud over udvælgelsen af ​​komponenter og kredsløbsdesign, god printkort (PCB) design er også en meget vigtig faktor i elektromagnetisk kompatibilitet. Nøglen til PCB EMC-design er at reducere reflow-området så meget som muligt og lade reflow-vejen flyde i designets retning. De mest almindelige problemer med returstrøm kommer fra revner i referenceplanet, ændring af referenceplanlaget og signalet, der strømmer gennem stikket. Jumperkondensatorer eller afkoblingskondensatorer kan løse nogle problemer, men den samlede impedans af kondensatorer, vias, puder og ledninger skal tages i betragtning. Dette foredrag vil introducere EMC’s PCB-designteknologi fra tre aspekter: PCB-lagstrategi, layoutfærdigheder og ledningsregler.

PCB lagdelingsstrategi

Tykkelsen, via proces og antallet af lag i printpladedesignet er ikke nøglen til at løse problemet. God lagdelt stabling er at sikre bypass og afkobling af strømbussen og minimere den transiente spænding på strømlaget eller jordlaget. Nøglen til at afskærme det elektromagnetiske felt af signalet og strømforsyningen. Set fra signalspors perspektiv bør en god lagdelingsstrategi være at lægge alle signalspor på et eller flere lag, og disse lag ligger ved siden af ​​kraftlaget eller jordlaget. For strømforsyningen bør en god lagdelingsstrategi være, at strømlaget støder op til jordlaget, og afstanden mellem strømlaget og jordlaget er så lille som muligt. Det er det, vi kalder “lagdelingsstrategien”. Nedenfor vil vi specifikt tale om den fremragende PCB-lagstrategi. 1. Ledningslagets projektionsplan skal være i dets reflow-planlagsområde. Hvis ledningslaget ikke er i projektionsområdet af reflow-planlaget, vil der være signallinjer uden for projektionsområdet under ledningsføringen, hvilket vil forårsage “kantstråling”-problemet og vil også få signalsløjfeområdet til at øges , hvilket resulterer i øget differentialmode stråling . 2. Prøv at undgå at opsætte tilstødende ledningslag. Fordi parallelle signalspor på tilstødende ledningslag kan forårsage signalkrydsning, hvis det er umuligt at undgå de tilstødende ledningslag, bør lagafstanden mellem de to ledningslag øges passende, og lagafstanden mellem ledningslaget og dets signalkredsløb bør blive reduceret. 3. Tilstødende plane lag bør undgå overlapning af deres projektionsplaner. For når fremspringene overlapper hinanden, vil koblingskapacitansen mellem lagene få støjen mellem lagene til at koble sig sammen.

Flerlags borddesign

Når clockfrekvensen overstiger 5MHz, eller signalstigningstiden er mindre end 5ns, for at kontrollere signalsløjfeområdet godt, kræves der generelt et flerlagskortdesign. Følgende principper bør være opmærksomme på, når der designes flerlagstavler: 1. Nøgleledningslaget (laget hvor clock-linjen, buslinjen, grænsefladesignallinjen, radiofrekvenslinjen, nulstillingssignallinjen, chipvalgssignallinjen og forskellige styresignaler linjer er placeret) bør støde op til hele jordplanet, fortrinsvis mellem de to jordplaner, som vist i figur 1. Nøglesignallinjerne er generelt stærk stråling eller ekstremt følsomme signallinjer. Ledninger tæt på jordplanet kan reducere arealet af signalsløjfen, reducere strålingsintensiteten eller forbedre anti-interferensevnen.

Figur 1 Nøgleledningslaget er mellem de to jordplaner

2. Strømplanet skal trækkes tilbage i forhold til dets tilstødende stelplan (anbefalet værdi 5H~20H). Tilbagetrækningen af ​​kraftplanet i forhold til dets returjordplan kan effektivt undertrykke problemet med “kantstråling”.

Derudover skal brættets hovedarbejdskraftplan (det mest udbredte strømplan) være tæt på dets jordplan for effektivt at reducere strømforsyningsstrømmens sløjfeareal som vist i figur 3.

Figur 3 Strømplanet skal være tæt på dets stelplan

3. Om der ikke er nogen signallinje ≥50MHz på TOP og BUND lag af kortet. Hvis det er tilfældet, er det bedst at gå det højfrekvente signal mellem de to plane lag for at undertrykke dets stråling til rummet.

Enkeltlagstavle og dobbeltlagspladedesign

Ved design af enkeltlags- og dobbeltlagstavler skal udformningen af ​​nøglesignalledninger og kraftledninger være opmærksomme. Der skal være en jordledning ved siden af ​​og parallelt med strømsporet for at reducere arealet af strømsløjfen. “Guide Ground Line” skal lægges på begge sider af nøglesignallinjen på enkeltlagstavlen, som vist i figur 4. Nøglesignallinjeprojektionsplanet på dobbeltlagstavlen skal have et stort jordareal , eller den samme metode som enkeltlagstavlen, design “Guide Ground Line”, som vist i figur 5. “Beskyttelsesjordledningen” på begge sider af nøglesignallinjen kan på den ene side reducere signalsløjfeområdet, og forhindrer også krydstale mellem signallinjen og andre signallinjer.

Generelt kan lagdelingen af ​​printpladen designes i henhold til følgende tabel.

PCB layout færdigheder

Når du designer printkortlayoutet, skal du fuldt ud overholde designprincippet om at placere i en lige linje langs signalstrømningsretningen, og forsøge at undgå sløjfer frem og tilbage, som vist i figur 6. Dette kan undgå direkte signalkobling og påvirke signalkvaliteten. For at forhindre gensidig interferens og kobling mellem kredsløb og elektroniske komponenter skal placeringen af ​​kredsløb og indretningen af ​​komponenter desuden følge følgende principper:

1. Hvis der er designet en “ren jord”-grænseflade på kortet, skal filtrerings- og isolationskomponenterne placeres på isolationsbåndet mellem “ren jord” og arbejdsjorden. Dette kan forhindre filtrerings- eller isolationsanordningerne i at koble til hinanden gennem det plane lag, hvilket svækker effekten. Derudover kan der ikke placeres andre enheder på den “rene grund” bortset fra filtrerings- og beskyttelsesanordninger. 2. Når flere modulkredsløb er placeret på samme printkort, bør digitale kredsløb og analoge kredsløb og højhastigheds- og lavhastighedskredsløb udlægges separat for at undgå gensidig interferens mellem digitale kredsløb, analoge kredsløb, højhastighedskredsløb og lavhastighedskredsløb. Derudover, når høj-, medium- og lavhastighedskredsløb findes på printkortet på samme tid, for at forhindre højfrekvent kredsløbsstøj i at udstråle udad gennem grænsefladen.

3. Filterkredsløbet for strømindgangsporten på printkortet skal placeres tæt på grænsefladen for at forhindre det kredsløb, der er blevet filtreret, i at blive koblet igen.

Figur 8 Filterkredsløbet for strømindgangsporten skal placeres tæt på grænsefladen

4. Filtrerings-, beskyttelses- og isolationskomponenterne i grænsefladekredsløbet er placeret tæt på grænsefladen, som vist i figur 9, hvilket effektivt kan opnå effekterne af beskyttelse, filtrering og isolering. Hvis der er både et filter og et beskyttelseskredsløb ved grænsefladen, bør princippet om først beskyttelse og derefter filtrering følges. Fordi beskyttelseskredsløbet bruges til ekstern overspænding og overstrømsundertrykkelse, hvis beskyttelseskredsløbet placeres efter filterkredsløbet, vil filterkredsløbet blive beskadiget af overspænding og overstrøm. Da kredsløbets input- og outputlinjer vil svække filtrerings-, isolations- eller beskyttelseseffekten, når de er koblet med hinanden, skal du sikre dig, at input- og outputlinjerne i filterkredsløbet (filteret), isolations- og beskyttelseskredsløbet ikke par med hinanden under layout.

5. Følsomme kredsløb eller enheder (såsom nulstillingskredsløb osv.) skal være mindst 1000 mil væk fra hver kant af kortet, især kanten af ​​kortets grænseflade.

6. Energilagring og højfrekvente filterkondensatorer bør placeres i nærheden af ​​enhedskredsløbene eller enheder med store strømændringer (såsom indgangs- og udgangsterminalerne på strømmodulet, blæsere og relæer) for at reducere sløjfearealet af stor strømsløjfe.

7. Filterkomponenterne skal placeres side om side for at forhindre, at det filtrerede kredsløb forstyrres igen.

8. Hold stærke strålingsenheder såsom krystaller, krystaloscillatorer, relæer og skiftende strømforsyninger mindst 1000 mil væk fra kortets interfacestik. På denne måde kan interferensen udstråles direkte eller strømmen kan kobles til det udgående kabel for at stråle udad.

PCB-ledningsregler

Ud over udvælgelsen af ​​komponenter og kredsløbsdesign er gode ledninger med printkort (PCB) også en meget vigtig faktor i elektromagnetisk kompatibilitet. Da PCB er en iboende komponent i systemet, vil en forbedring af den elektromagnetiske kompatibilitet i PCB-ledninger ikke medføre yderligere omkostninger til den endelige færdiggørelse af produktet. Enhver bør huske, at et dårligt PCB-layout kan forårsage flere elektromagnetiske kompatibilitetsproblemer i stedet for at eliminere dem. I mange tilfælde kan selv tilføjelsen af ​​filtre og komponenter ikke løse disse problemer. I sidste ende skulle hele bestyrelsen omforbindes. Derfor er det den mest omkostningseffektive måde at udvikle gode PCB-ledningsvaner i starten. Det følgende vil introducere nogle generelle regler for PCB-ledninger og designstrategierne for elledninger, jordledninger og signalledninger. Endelig foreslås der i henhold til disse regler forbedringsforanstaltninger for klimaanlæggets typiske printkortkredsløb. 1. Ledningsadskillelse Funktionen af ​​ledningsadskillelse er at minimere krydstale og støjkobling mellem tilstødende kredsløb i samme lag af printkortet. 3W-specifikationen angiver, at alle signaler (ur, video, lyd, nulstilling osv.) skal isoleres fra linje til linje, kant til kant, som vist i figur 10. For yderligere at reducere den magnetiske kobling er referencejorden placeret nær nøglesignalet for at isolere koblingsstøjen, der genereres af andre signallinjer.

2. Indstilling af beskyttelses- og shuntlinje Shunt- og beskyttelseslinje er en meget effektiv metode til at isolere og beskytte nøglesignaler, såsom systemursignaler i et støjende miljø. I figur 21 er parallel- eller beskyttelseskredsløbet i printkortet lagt langs nøglesignalets kredsløb. Beskyttelseskredsløbet isolerer ikke kun den koblingsmagnetiske flux genereret af andre signallinjer, men isolerer også nøglesignaler fra kobling med andre signallinjer. Forskellen på shuntledningen og beskyttelsesledningen er, at shuntledningen ikke skal afsluttes (forbundet til jord), men begge ender af beskyttelsesledningen skal tilsluttes jord. For yderligere at reducere koblingen kan beskyttelseskredsløbet i flerlags printkortet tilføjes med en vej til jorden hvert andet segment.

3. Strømledningsdesignet er baseret på størrelsen af ​​printkortets strøm, og bredden af ​​strømledningen er så tyk som muligt for at reducere sløjfemodstanden. Gør samtidig retningen af ​​kraftledningen og jordledningen i overensstemmelse med retningen af ​​datatransmission, hvilket hjælper med at forbedre anti-støj-evnen. I et enkelt eller dobbelt panel, hvis strømledningen er meget lang, skal en afkoblingskondensator tilføjes til jorden hver 3000 mil, og værdien af ​​kondensatoren er 10uF+1000pF.

Design af jordledning

Principperne for jordledningsdesign er:

(1) Den digitale jord er adskilt fra den analoge jord. Hvis der er både logiske kredsløb og lineære kredsløb på printkortet, bør de adskilles så meget som muligt. Jorden på lavfrekvente kredsløb skal så vidt muligt jordes parallelt på et enkelt punkt. Når selve ledningsføringen er svær, kan den delvist seriekobles og derefter jordforbundet. Højfrekvenskredsløbet skal jordes på flere punkter i serie, jordledningen skal være kort og lejet, og den gitterlignende jordfolie med stort område skal bruges omkring højfrekvenskomponenten så meget som muligt.

(2) Jordledningen skal være så tyk som muligt. Hvis jordledningen bruger en meget stram linje, ændres jordpotentialet med strømmens ændring, hvilket reducerer anti-støjydelsen. Derfor bør jordledningen fortykkes, så den kan passere tre gange den tilladte strøm på printkortet. Hvis det er muligt, skal jordledningen være 2~3 mm eller mere.

(3) Jordledningen danner en lukket sløjfe. For printkort, der kun består af digitale kredsløb, er de fleste af deres jordingskredsløb arrangeret i sløjfer for at forbedre støjmodstanden.

Signal linje design

For nøglesignallinjer, hvis kortet har et internt signalledningslag, skal nøglesignallinjerne såsom ure lægges på det indre lag, og det foretrukne ledningslag gives prioritet. Derudover må nøglesignallinjer ikke føres hen over skillevægsområdet, inklusive referenceplanhuller forårsaget af vias og pads, ellers vil det føre til en forøgelse af arealet af signalsløjfen. Og nøglesignallinjen skal være mere end 3H fra kanten af ​​referenceplanet (H er højden af ​​linjen fra referenceplanet) for at undertrykke kantstrålingseffekten. For clock-linjer, buslinjer, radiofrekvenslinjer og andre stærke strålingssignallinjer og nulstillede signallinjer, chipvalgsignallinjer, systemkontrolsignaler og andre følsomme signallinjer skal du holde dem væk fra grænsefladen og udgående signallinjer. Dette forhindrer interferensen på den stærkt udstrålende signallinje i at koble sig til den udgående signallinje og udstråle; og undgår også den eksterne interferens, der bringes ind af den udgående signallinje fra interfacet fra kobling til den følsomme signallinje, hvilket forårsager systemfejl. Differentielle signallinjer skal være på samme lag, lige lange og køre parallelt, hvilket holder impedansen konsistent, og der bør ikke være andre ledninger mellem differentiallinjerne. Fordi den fælles mode-impedans af differentiallinjeparret er sikret at være ens, kan dets anti-interferensevne forbedres. I henhold til ovenstående ledningsregler er klimaanlæggets typiske printkortkredsløb forbedret og optimeret.