Il design EMC nel PCB bordo dovrebbe essere una parte della progettazione completa di qualsiasi dispositivo e sistema elettronico ed è molto più conveniente rispetto ad altri metodi che cercano di far sì che il prodotto raggiunga l’EMC. La tecnologia chiave della progettazione della compatibilità elettromagnetica è lo studio delle sorgenti di interferenza elettromagnetica. Il controllo dell’emissione elettromagnetica da fonti di interferenza elettromagnetica è una soluzione permanente. Per controllare l’emissione di sorgenti di interferenza, oltre a ridurre il livello di rumore elettromagnetico generato dal meccanismo delle sorgenti di interferenza elettromagnetica, devono essere ampiamente utilizzate le tecnologie di schermatura (compreso l’isolamento), di filtraggio e di messa a terra.

Le principali tecniche di progettazione EMC includono metodi di schermatura elettromagnetica, tecniche di filtraggio dei circuiti e un’attenzione particolare dovrebbe essere prestata alla progettazione della messa a terra della sovrapposizione dell’elemento di messa a terra.

Uno, la piramide del design EMC nella scheda PCB
La Figura 9-4 mostra il metodo consigliato per la migliore progettazione EMC di dispositivi e sistemi. Questo è un grafico piramidale.

Prima di tutto, il fondamento di una buona progettazione EMC è l’applicazione di buoni principi di progettazione elettrica e meccanica. Ciò include considerazioni sull’affidabilità, come il rispetto delle specifiche di progettazione entro tolleranze accettabili, buoni metodi di assemblaggio e varie tecniche di test in fase di sviluppo.

In generale, i dispositivi che pilotano le apparecchiature elettroniche di oggi devono essere montati sul PCB. Questi dispositivi sono composti da componenti e circuiti che hanno potenziali fonti di interferenza e sono sensibili all’energia elettromagnetica. Pertanto, la progettazione EMC del PCB è il prossimo problema più importante nella progettazione EMC. La posizione dei componenti attivi, l’instradamento delle linee stampate, l’adattamento dell’impedenza, la progettazione della messa a terra e il filtraggio del circuito dovrebbero essere considerati durante la progettazione EMC. Anche alcuni componenti PCB devono essere schermati.

In terzo luogo, i cavi interni sono generalmente utilizzati per collegare PCB o altri sottocomponenti interni. Pertanto, il design EMC del cavo interno, compreso il metodo di instradamento e la schermatura, è molto importante per l’EMC complessiva di un dato dispositivo.

Come eseguire la progettazione EMC nella scheda PCB?

Dopo aver completato la progettazione EMC del PCB e la progettazione del cavo interno, è necessario prestare particolare attenzione alla progettazione della schermatura dello chassis e ai metodi di elaborazione di tutti gli spazi vuoti, perforazioni e fori passanti per cavi.

Infine, dovrebbe concentrarsi anche sull’alimentazione in ingresso e in uscita e su altri problemi di filtraggio dei cavi.

2. Schermatura elettromagnetica
La schermatura utilizza principalmente vari materiali conduttivi, fabbricati in vari gusci e collegati a terra per interrompere il percorso di propagazione del rumore elettromagnetico formato da accoppiamento elettrostatico, accoppiamento induttivo o accoppiamento di campi elettromagnetici alternati attraverso lo spazio. L’isolamento utilizza principalmente relè, trasformatori di isolamento o isolatori fotoelettrici e altri dispositivi per interrompere il percorso di propagazione del rumore elettromagnetico sotto forma di conduzione sono caratterizzati dalla separazione del sistema di terra delle due parti del circuito e dall’interruzione della possibilità di accoppiamento attraverso impedenza.

L’efficacia del corpo schermante è rappresentata dall’efficacia schermante (SE) (come mostrato in Figura 9-5). L’efficacia della schermatura è definita come:

Come eseguire la progettazione EMC nella scheda PCB?

La relazione tra l’efficacia della schermatura elettromagnetica e l’attenuazione dell’intensità di campo è elencata nella Tabella 9-1.

Come eseguire la progettazione EMC nella scheda PCB?

Maggiore è l’efficacia della schermatura, più difficile è per ogni aumento di 20dB. Il caso di apparati civili necessita generalmente solo di un’efficacia di schermatura di circa 40dB, mentre il caso di apparati militari richiede generalmente un’efficacia di schermatura superiore a 60dB.

Come materiali di schermatura possono essere utilizzati materiali con elevata conducibilità elettrica e permeabilità magnetica. I materiali di schermatura comunemente usati sono lamiera d’acciaio, lamiera di alluminio, lamina di alluminio, lamiera di rame, lamina di rame e così via. Con i più severi requisiti di compatibilità elettromagnetica per i prodotti civili, sempre più produttori hanno adottato il metodo di placcatura in nichel o rame sulla custodia in plastica per ottenere la schermatura.

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Tre, filtrando
Il filtraggio è una tecnica per elaborare il rumore elettromagnetico nel dominio della frequenza, fornendo un percorso a bassa impedenza per il rumore elettromagnetico per raggiungere lo scopo di sopprimere l’interferenza elettromagnetica. Tagliare il percorso che l’interferenza si propaga lungo la linea di segnale o la linea di alimentazione e la schermatura insieme costituisce una perfetta protezione dalle interferenze. Ad esempio, il filtro di alimentazione presenta un’alta impedenza alla frequenza di rete di 50 Hz, ma presenta una bassa impedenza allo spettro del rumore elettromagnetico.

In base ai diversi oggetti di filtraggio, il filtro è suddiviso in filtro di alimentazione CA, filtro della linea di trasmissione del segnale e filtro di disaccoppiamento. In base alla banda di frequenza del filtro, il filtro può essere suddiviso in quattro tipi di filtri: passa-basso, passa-alto, passa-banda e stop-banda.

Come eseguire la progettazione EMC nella scheda PCB?

Quattro, alimentazione, tecnologia di messa a terra
Che si tratti di apparecchiature informatiche, elettronica radio e prodotti elettrici, deve essere alimentato da una fonte di alimentazione. L’alimentatore è diviso in un alimentatore esterno e un alimentatore interno. L’alimentatore è una tipica e seria fonte di interferenza elettromagnetica. Come l’impatto della rete elettrica, la tensione di picco può raggiungere i kilovolt o più, il che causerà danni devastanti all’apparecchiatura o al sistema. Inoltre, la linea di alimentazione è un modo per una varietà di segnali di interferenza di invadere l’apparecchiatura. Pertanto, il sistema di alimentazione, in particolare la progettazione EMC dell’alimentatore switching, è una parte importante della progettazione a livello di componente. Le misure sono molteplici, come il cavo di alimentazione è prelevato direttamente dal cancello principale della rete elettrica, la corrente alternata prelevata dalla rete elettrica è stabilizzata, filtraggio passa basso, isolamento tra gli avvolgimenti del trasformatore di potenza, schermatura, soppressione delle sovratensioni, e protezione da sovratensione e sovracorrente.

La messa a terra include la messa a terra, la messa a terra del segnale e così via. Il design del corpo di messa a terra, la disposizione del cavo di messa a terra e l’impedenza del cavo di messa a terra a varie frequenze non sono solo correlati alla sicurezza elettrica del prodotto o del sistema, ma anche alla compatibilità elettromagnetica e alla sua tecnologia di misurazione.

Una buona messa a terra può proteggere il normale funzionamento dell’apparecchiatura o del sistema e la sicurezza personale e può eliminare varie interferenze elettromagnetiche e fulmini. Pertanto, la progettazione della messa a terra è molto importante, ma è anche un argomento difficile. Esistono molti tipi di cavi di messa a terra, tra cui massa logica, massa del segnale, messa a terra della schermatura e messa a terra di protezione. I metodi di messa a terra possono anche essere suddivisi in messa a terra a punto singolo, messa a terra multipunto, messa a terra mista e terreno flottante. La superficie di messa a terra ideale dovrebbe essere a potenziale zero e non vi è alcuna differenza di potenziale tra i punti di messa a terra. Ma in realtà, qualsiasi “terra” o filo di terra ha resistenza. Quando scorre una corrente, si verificherà una caduta di tensione, in modo che il potenziale sul filo di terra non sia zero e ci sarà una tensione di terra tra i due punti di messa a terra. Quando il circuito è messo a terra in più punti e sono presenti connessioni di segnale, si formerà una tensione di interferenza del circuito di terra. Pertanto, la tecnologia di messa a terra è molto particolare, come la messa a terra del segnale e la messa a terra dell’alimentazione dovrebbero essere separate, i circuiti complessi utilizzano la messa a terra multipunto e la messa a terra comune.