Das EMV-Design im PCB-Board sollte ein Teil des umfassenden Designs jedes elektronischen Geräts und Systems sein und ist weitaus kostengünstiger als andere Methoden, die versuchen, das Produkt EMV zu erreichen. Die Schlüsseltechnologie des Designs der elektromagnetischen Verträglichkeit ist die Untersuchung elektromagnetischer Störquellen. Die Kontrolle der elektromagnetischen Emission von elektromagnetischen Störquellen ist eine dauerhafte Lösung. Um die Emission von Störquellen zu kontrollieren, müssen zusätzlich zur Reduzierung des elektromagnetischen Rauschens, der durch den Mechanismus elektromagnetischer Störquellen erzeugt wird, Abschirmungs- (einschließlich Isolierungs-), Filter- und Erdungstechnologien eingesetzt werden.

Zu den wichtigsten EMV-Entwurfstechniken gehören elektromagnetische Abschirmungsmethoden, Schaltungsfiltertechniken, und besonderes Augenmerk sollte auf das Erdungsdesign der Erdungselementüberlappung gelegt werden.

Erstens die EMV-Designpyramide in der Leiterplatte
Abbildung 9-4 zeigt die empfohlene Methode für das beste EMV-Design von Geräten und Systemen. Dies ist ein Pyramidendiagramm.

Die Grundlage eines guten EMV-Designs ist zunächst die Anwendung guter elektrischer und mechanischer Designprinzipien. Dazu gehören Zuverlässigkeitsüberlegungen, wie z. B. die Einhaltung von Designspezifikationen innerhalb akzeptabler Toleranzen, gute Montagemethoden und verschiedene Testtechniken in der Entwicklung.

Im Allgemeinen müssen die Geräte, die heutige elektronische Geräte antreiben, auf der Leiterplatte montiert werden. Diese Geräte bestehen aus Komponenten und Schaltkreisen, die potenzielle Störquellen aufweisen und empfindlich auf elektromagnetische Energie reagieren. Daher ist das EMV-Design von Leiterplatten das zweitwichtigste Thema im EMV-Design. Die Anordnung aktiver Komponenten, die Verlegung gedruckter Leitungen, die Anpassung der Impedanz, das Design der Erdung und die Filterung der Schaltung sollten beim EMV-Design berücksichtigt werden. Einige PCB-Komponenten müssen auch abgeschirmt werden.

Drittens werden interne Kabel im Allgemeinen verwendet, um PCBs oder andere interne Unterkomponenten zu verbinden. Daher ist das EMV-Design des internen Kabels einschließlich der Verlegungsmethode und Abschirmung sehr wichtig für die Gesamt-EMV eines bestimmten Geräts.

Wie führt man EMV-Design in Leiterplatten durch?

Nachdem das EMV-Design der Leiterplatte und das interne Kabeldesign abgeschlossen sind, sollte besonderes Augenmerk auf das Schirmdesign des Chassis und die Verarbeitungsmethoden aller Lücken, Perforationen und Kabeldurchgangslöcher gelegt werden.

Schließlich sollte man sich auch auf die Ein- und Ausgangsstromversorgung und andere Probleme mit der Kabelfilterung konzentrieren.

2. Elektromagnetische Abschirmung
Bei der Abschirmung werden hauptsächlich verschiedene leitfähige Materialien verwendet, die zu verschiedenen Schalen verarbeitet und mit der Erde verbunden sind, um den Ausbreitungsweg des elektromagnetischen Rauschens zu unterbrechen, der durch elektrostatische Kopplung, induktive Kopplung oder elektromagnetische Wechselfeldkopplung durch den Raum gebildet wird. Die Isolierung verwendet hauptsächlich Relais, Trenntransformatoren oder photoelektrische Isolatoren und andere Geräte, um den Ausbreitungsweg von elektromagnetischem Rauschen in Form von Leitung zu unterbrechen Impedanz.

Die Wirksamkeit des Abschirmkörpers wird durch die Abschirmwirksamkeit (SE) repräsentiert (wie in Abbildung 9-5 dargestellt). Die Abschirmwirkung ist definiert als:

Wie führt man EMV-Design in Leiterplatten durch?

Die Beziehung zwischen der Wirksamkeit der elektromagnetischen Abschirmung und der Feldstärkedämpfung ist in Tabelle 9-1 aufgeführt.

Wie führt man EMV-Design in Leiterplatten durch?

Je höher die Abschirmwirkung, desto schwieriger ist es bei jeder Erhöhung um 20 dB. Bei zivilen Geräten wird in der Regel nur eine Abschirmwirkung von ca. 40dB benötigt, während bei militärischen Geräten im Allgemeinen eine Abschirmwirkung von mehr als 60dB benötigt wird.

Als Abschirmmaterialien können Materialien mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und magnetischer Permeabilität verwendet werden. Häufig verwendete Abschirmmaterialien sind Stahlblech, Aluminiumblech, Aluminiumfolie, Kupferblech, Kupferfolie und so weiter. Mit den strengeren Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit ziviler Produkte haben immer mehr Hersteller die Methode übernommen, das Kunststoffgehäuse mit Nickel oder Kupfer zu plattieren, um eine Abschirmung zu erreichen.

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Drei, filtern
Filtern ist eine Technik zum Verarbeiten von elektromagnetischem Rauschen im Frequenzbereich, die einen niederohmigen Pfad für elektromagnetisches Rauschen bereitstellt, um den Zweck der Unterdrückung elektromagnetischer Störungen zu erreichen. Schneiden Sie den Weg ab, den sich die Störung entlang der Signal- oder Stromleitung ausbreitet, und die Abschirmung bildet zusammen einen perfekten Störschutz. Zum Beispiel weist der Stromversorgungsfilter eine hohe Impedanz gegenüber der Netzfrequenz von 50 Hz auf, weist jedoch eine niedrige Impedanz gegenüber dem elektromagnetischen Rauschspektrum auf.

Entsprechend den verschiedenen Filterobjekten ist der Filter in Wechselstromfilter, Signalübertragungsleitungsfilter und Entkopplungsfilter unterteilt. Je nach Frequenzband des Filters kann das Filter in vier Filtertypen unterteilt werden: Tiefpass, Hochpass, Bandpass und Bandsperre.

Wie führt man EMV-Design in Leiterplatten durch?

Vier, Stromversorgung, Erdungstechnik
Unabhängig davon, ob es sich um Geräte der Informationstechnologie, Funkelektronik oder elektrische Produkte handelt, müssen sie von einer Stromquelle gespeist werden. Das Netzteil ist in ein externes Netzteil und ein internes Netzteil unterteilt. Das Netzteil ist eine typische und schwerwiegende Quelle elektromagnetischer Störungen. Wie bei den Auswirkungen des Stromnetzes kann die Spitzenspannung bis zu Kilovolt oder mehr betragen, was verheerende Schäden an der Ausrüstung oder dem System verursachen kann. Darüber hinaus ist die Netzstromleitung eine Möglichkeit für eine Vielzahl von Störsignalen, in die Geräte einzudringen. Daher ist das Stromversorgungssystem, insbesondere das EMV-Design des Schaltnetzteils, ein wichtiger Bestandteil des Komponenten-Level-Designs. Die Maßnahmen sind vielfältig, wie z. B. das Stromzuführungskabel direkt aus dem Haupttor des Stromnetzes gezogen wird, der aus dem Stromnetz gezogene Wechselstrom wird stabilisiert, Tiefpassfilterung, Trennung zwischen den Transformatorwicklungen, Abschirmung, Überspannungsschutz, und Überspannungs- und Überstromschutz.

Erdung umfasst Erdung, Signalerdung usw. Die Gestaltung des Erdungskörpers, die Verlegung des Erdungsleiters und die Impedanz des Erdungsleiters bei verschiedenen Frequenzen beziehen sich nicht nur auf die elektrische Sicherheit des Produkts oder Systems, sondern auch auf die elektromagnetische Verträglichkeit und deren Messtechnik.

Eine gute Erdung kann den normalen Betrieb des Geräts oder Systems und die persönliche Sicherheit schützen und verschiedene elektromagnetische Störungen und Blitzeinschläge beseitigen. Daher ist das Erdungsdesign sehr wichtig, aber auch ein schwieriges Thema. Es gibt viele Arten von Erdungsdrähten, einschließlich Logikerde, Signalerde, Schirmerde und Schutzerde. Erdungsmethoden können auch in Einzelpunkterdung, Mehrpunkterdung, gemischte Erdung und schwimmende Erdung unterteilt werden. Die ideale Erdungsfläche sollte auf Nullpotential liegen und es gibt keinen Potentialunterschied zwischen den Erdungspunkten. Aber tatsächlich hat jede „Masse“ oder Erdungsleitung einen Widerstand. Wenn ein Strom fließt, kommt es zu einem Spannungsabfall, so dass das Potenzial am Erdungsdraht nicht Null ist und zwischen den beiden Erdungspunkten eine Erdspannung anliegt. Wenn der Stromkreis an mehreren Punkten geerdet ist und Signalverbindungen vorhanden sind, bildet er eine Erdschleifen-Störspannung. Daher ist die Erdungstechnologie sehr speziell, wie z. B. Signalerdung und Leistungserdung getrennt werden sollten, komplexe Schaltungen verwenden Mehrpunkterdung und gemeinsame Erdung.