El diseño EMC en el Placa PCB debe ser parte del diseño integral de cualquier dispositivo y sistema electrónico, y es mucho más rentable que otros métodos que intentan hacer que el producto alcance la EMC. La tecnología clave del diseño de compatibilidad electromagnética es el estudio de las fuentes de interferencia electromagnética. Controlar la emisión electromagnética de fuentes de interferencia electromagnética es una solución permanente. Para controlar la emisión de fuentes de interferencia, además de reducir el nivel de ruido electromagnético generado por el mecanismo de las fuentes de interferencia electromagnética, es necesario utilizar ampliamente las tecnologías de blindaje (incluido el aislamiento), filtrado y puesta a tierra.

Las principales técnicas de diseño de EMC incluyen métodos de blindaje electromagnético, técnicas de filtrado de circuitos y se debe prestar especial atención al diseño de la conexión a tierra de la superposición del elemento de conexión a tierra.

Uno, la pirámide de diseño EMC en la placa PCB
La Figura 9-4 muestra el método recomendado para el mejor diseño EMC de dispositivos y sistemas. Este es un gráfico piramidal.

En primer lugar, la base de un buen diseño EMC es la aplicación de buenos principios de diseño eléctrico y mecánico. Esto incluye consideraciones de confiabilidad, como cumplir con las especificaciones de diseño dentro de tolerancias aceptables, buenos métodos de ensamblaje y varias técnicas de prueba en desarrollo.

En términos generales, los dispositivos que impulsan los equipos electrónicos actuales deben montarse en la PCB. Estos dispositivos están compuestos por componentes y circuitos que tienen fuentes potenciales de interferencia y son sensibles a la energía electromagnética. Por lo tanto, el diseño EMC de PCB es el siguiente tema más importante en el diseño EMC. La ubicación de los componentes activos, el enrutamiento de las líneas impresas, la adaptación de la impedancia, el diseño de la conexión a tierra y el filtrado del circuito deben tenerse en cuenta durante el diseño de EMC. Algunos componentes de PCB también deben protegerse.

En tercer lugar, los cables internos se utilizan generalmente para conectar PCB u otros subcomponentes internos. Por lo tanto, el diseño de EMC del cable interno, incluido el método de enrutamiento y el blindaje, es muy importante para la EMC general de cualquier dispositivo dado.

¿Cómo realizar el diseño EMC en placa PCB?

Una vez completado el diseño EMC de la PCB y el diseño del cable interno, se debe prestar especial atención al diseño de blindaje del chasis y los métodos de procesamiento de todos los huecos, perforaciones y orificios pasantes del cable.

Por último, también debe centrarse en la fuente de alimentación de entrada y salida y otros problemas de filtrado de cables.

2. Blindaje electromagnético
El blindaje utiliza principalmente varios materiales conductores, fabricados en varias carcasas y conectados a tierra para cortar la ruta de propagación del ruido electromagnético formada por acoplamiento electrostático, acoplamiento inductivo o acoplamiento de campo electromagnético alterno a través del espacio. El aislamiento utiliza principalmente relés, transformadores de aislamiento o aisladores fotoeléctricos y otros dispositivos para cortar la ruta de propagación del ruido electromagnético en forma de conducción se caracterizan por separar el sistema de tierra de las dos partes del circuito y cortando la posibilidad de acoplamiento a través impedancia.

La eficacia del cuerpo de blindaje está representada por la eficacia del blindaje (SE) (como se muestra en la Figura 9-5). La eficacia del blindaje se define como:

¿Cómo realizar el diseño EMC en placa PCB?

La relación entre la eficacia del blindaje electromagnético y la atenuación de la intensidad del campo se enumera en la Tabla 9-1.

¿Cómo realizar el diseño EMC en placa PCB?

Cuanto mayor sea la eficacia del blindaje, más difícil será por cada aumento de 20 dB. La carcasa de los equipos civiles generalmente solo necesita una efectividad de blindaje de aproximadamente 40 dB, mientras que la carcasa de los equipos militares generalmente requiere una efectividad de blindaje de más de 60 dB.

Los materiales con alta conductividad eléctrica y permeabilidad magnética se pueden utilizar como materiales de blindaje. Los materiales de protección comúnmente utilizados son la placa de acero, la placa de aluminio, la hoja de aluminio, la placa de cobre, la hoja de cobre, etc. Con los requisitos de compatibilidad electromagnética más estrictos para productos civiles, cada vez más fabricantes han adoptado el método de enchapado de níquel o cobre en la carcasa de plástico para lograr el blindaje.

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Tres, filtrando
El filtrado es una técnica para procesar el ruido electromagnético en el dominio de la frecuencia, proporcionando una ruta de baja impedancia para que el ruido electromagnético logre el propósito de suprimir la interferencia electromagnética. Corte el camino que la interferencia se propaga a lo largo de la línea de señal o línea de energía, y el blindaje en conjunto constituye una protección de interferencia perfecta. Por ejemplo, el filtro de la fuente de alimentación presenta una alta impedancia a la frecuencia de alimentación de 50 Hz, pero presenta una baja impedancia al espectro de ruido electromagnético.

Según los diferentes objetos de filtrado, el filtro se divide en filtro de potencia CA, filtro de línea de transmisión de señal y filtro de desacoplamiento. Según la banda de frecuencia del filtro, el filtro se puede dividir en cuatro tipos de filtros: paso bajo, paso alto, paso banda y parada de banda.

¿Cómo realizar el diseño EMC en placa PCB?

Cuatro, fuente de alimentación, tecnología de puesta a tierra
Ya sea que se trate de equipos de tecnología de la información, radioelectrónica y productos eléctricos, debe estar alimentado por una fuente de alimentación. La fuente de alimentación se divide en una fuente de alimentación externa y una fuente de alimentación interna. La fuente de alimentación es una fuente típica y grave de interferencia electromagnética. Como ocurre con el impacto de la red eléctrica, la tensión máxima puede llegar a kilovoltios o más, lo que provocará daños devastadores en el equipo o sistema. Además, la línea de alimentación principal es una forma de que una variedad de señales de interferencia invadan el equipo. Por lo tanto, el sistema de fuente de alimentación, especialmente el diseño EMC de la fuente de alimentación conmutada, es una parte importante del diseño a nivel de componente. Las medidas son variadas, como que el cable de alimentación se extrae directamente de la puerta principal de la red eléctrica, la CA extraída de la red eléctrica se estabiliza, filtrado de paso bajo, aislamiento entre los devanados del transformador de potencia, blindaje, supresión de sobretensiones, y protección contra sobretensiones y sobrecorrientes.

La conexión a tierra incluye la conexión a tierra, la conexión a tierra de señales, etc. El diseño del cuerpo de conexión a tierra, la disposición del cable de conexión a tierra y la impedancia del cable de conexión a tierra en varias frecuencias no solo están relacionados con la seguridad eléctrica del producto o sistema, sino también con la compatibilidad electromagnética y su tecnología de medición.

Una buena conexión a tierra puede proteger el funcionamiento normal del equipo o sistema y la seguridad personal, y puede eliminar varias interferencias electromagnéticas y rayos. Por lo tanto, el diseño de puesta a tierra es muy importante, pero también es un tema difícil. Hay muchos tipos de cables de tierra, que incluyen tierra lógica, tierra de señal, tierra de blindaje y tierra de protección. Los métodos de puesta a tierra también se pueden dividir en puesta a tierra de un solo punto, puesta a tierra multipunto, puesta a tierra mixta y puesta a tierra flotante. La superficie de conexión a tierra ideal debe ser de potencial cero y no hay diferencia de potencial entre los puntos de conexión a tierra. Pero, de hecho, cualquier “tierra” o cable de tierra tiene resistencia. Cuando fluye una corriente, se producirá una caída de voltaje, por lo que el potencial en el cable de tierra no es cero y habrá un voltaje de tierra entre los dos puntos de conexión a tierra. Cuando el circuito está conectado a tierra en varios puntos y hay conexiones de señal, formará un voltaje de interferencia de bucle de tierra. Por lo tanto, la tecnología de conexión a tierra es muy particular, como la conexión a tierra de la señal y la conexión a tierra de la alimentación deben estar separadas, los circuitos complejos utilizan conexión a tierra multipunto y conexión a tierra común.