עיצוב ה-EMC ב- לוח PCB צריך להיות חלק מהתכנון המקיף של כל מכשיר ומערכת אלקטרוניים, וזה הרבה יותר חסכוני משיטות אחרות שמנסות לגרום למוצר להגיע ל-EMC. טכנולוגיית המפתח של תכנון תאימות אלקטרומגנטית היא חקר מקורות הפרעה אלקטרומגנטית. שליטה על הפליטה האלקטרומגנטית ממקורות הפרעות אלקטרומגנטיות היא פתרון קבוע. כדי לשלוט בפליטת מקורות הפרעה, בנוסף להפחתת רמת הרעש האלקטרומגנטי שנוצר על ידי המנגנון של מקורות הפרעות אלקטרומגנטיות, יש צורך בשימוש נרחב בטכנולוגיות מיגון (כולל בידוד), סינון והארקה.

טכניקות התכנון העיקריות של EMC כוללות שיטות מיגון אלקטרומגנטיות, טכניקות סינון מעגלים, ויש להקדיש תשומת לב מיוחדת לתכנון הארקה של חפיפת אלמנט ההארקה.

האחת, פירמידת העיצוב של EMC בלוח ה-PCB
איור 9-4 מציג את השיטה המומלצת לתכנון EMC הטוב ביותר של התקנים ומערכות. זהו גרף פירמידלי.

קודם כל, הבסיס לתכנון טוב של EMC הוא יישום עקרונות תכנון חשמליים ומכניים טובים. זה כולל שיקולי אמינות, כגון עמידה במפרטי עיצוב בתוך סובלנות מקובלות, שיטות הרכבה טובות וטכניקות בדיקה שונות בפיתוח.

באופן כללי, ההתקנים שמניעים את הציוד האלקטרוני של היום צריכים להיות מורכבים על ה-PCB. התקנים אלו מורכבים מרכיבים ומעגלים בעלי מקורות הפרעות פוטנציאליים ורגישים לאנרגיה אלקטרומגנטית. לכן, עיצוב ה-EMC של PCB הוא הנושא החשוב הבא בתכנון EMC. המיקום של רכיבים פעילים, ניתוב של קווים מודפסים, התאמת עכבה, עיצוב הארקה וסינון המעגל צריכים להיחשב כולם במהלך תכנון EMC. חלק מרכיבי ה-PCB גם צריכים להיות מוגנים.

שלישית, כבלים פנימיים משמשים בדרך כלל לחיבור PCBs או רכיבי משנה פנימיים אחרים. לכן, עיצוב ה-EMC של הכבל הפנימי כולל שיטת הניתוב והמיגון חשוב מאוד ל-EMC הכולל של כל מכשיר נתון.

כיצד לבצע עיצוב EMC בלוח PCB?

לאחר השלמת תכנון ה-EMC של ה-PCB ותכנון הכבל הפנימי, יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לתכנון המיגון של השלדה ולשיטות העיבוד של כל הפערים, החורים והחורים דרך הכבל.

לבסוף, צריך להתמקד גם באספקת הקלט והיציאה ובבעיות סינון כבלים אחרות.

2. מיגון אלקטרומגנטי
מיגון משתמש בעיקר בחומרים מוליכים שונים, המיוצרים בקונכיות שונות ומחוברים לאדמה כדי לנתק את נתיב התפשטות הרעש האלקטרומגנטי הנוצר על ידי צימוד אלקטרוסטטי, צימוד אינדוקטיבי או צימוד שדה אלקטרומגנטי לסירוגין בחלל. הבידוד משתמש בעיקר בממסרים, שנאי בידוד או מבודדים פוטו-אלקטריים והתקנים אחרים כדי לנתק את נתיב ההתפשטות של רעש אלקטרומגנטי בצורת הולכה מאופיינים בהפרדת מערכת ההארקה של שני חלקי המעגל וניתוק אפשרות הצימוד דרך עַכָּבָּה.

היעילות של גוף המיגון מיוצגת על ידי יעילות המיגון (SE) (כמתואר באיור 9-5). יעילות המיגון מוגדרת כך:

כיצד לבצע עיצוב EMC בלוח PCB?

הקשר בין יעילות המיגון האלקטרומגנטי לבין הנחתת חוזק השדה מופיע בטבלה 9-1.

כיצד לבצע עיצוב EMC בלוח PCB?

ככל שיעילות המיגון גבוהה יותר, כך קשה יותר עבור כל עלייה של 20dB. במקרה של ציוד אזרחי צריך בדרך כלל רק יעילות מיגון של כ-40dB, בעוד במקרה של ציוד צבאי נדרש בדרך כלל יעילות מיגון של יותר מ-60dB.

חומרים בעלי מוליכות חשמלית גבוהה וחדירות מגנטית יכולים לשמש כחומרי מיגון. חומרי מיגון נפוצים הם לוח פלדה, לוח אלומיניום, רדיד אלומיניום, לוח נחושת, רדיד נחושת וכן הלאה. עם דרישות התאימות האלקטרומגנטית המחמירות יותר למוצרים אזרחיים, יותר ויותר יצרנים אימצו את השיטה של ​​ציפוי ניקל או נחושת על מארז הפלסטיק כדי להשיג מיגון.

עיצוב PCB, נא ליצור קשר 020-89811835

שלוש, סינון
סינון הוא טכניקה לעיבוד רעש אלקטרומגנטי בתחום התדר, המספק נתיב עכבה נמוך לרעש אלקטרומגנטי כדי להשיג את המטרה של דיכוי הפרעות אלקטרומגנטיות. ניתקו את הנתיב שההפרעה מתפשטת לאורך קו האות או קו החשמל, והסיכוך יחד מהווה הגנה מושלמת להפרעות. לדוגמה, מסנן אספקת החשמל מציג עכבה גבוהה לתדר ההספק של 50 הרץ, אך מציג עכבה נמוכה לספקטרום הרעש האלקטרומגנטי.

על פי אובייקטי הסינון השונים, המסנן מחולק למסנן מתח AC, מסנן קו תמסורת אות ומסנן ניתוק. על פי פס התדרים של המסנן, ניתן לחלק את המסנן לארבעה סוגי מסננים: low-pass, high-pass, band-pass ו-band-stop.

כיצד לבצע עיצוב EMC בלוח PCB?

ארבע, ספק כוח, טכנולוגיית הארקה
בין אם מדובר בציוד טכנולוגיית מידע, רדיו אלקטרוניקה ומוצרי חשמל, הוא חייב להיות מופעל באמצעות מקור חשמל. ספק הכוח מחולק לספק כוח חיצוני וספק כוח פנימי. ספק הכוח הוא מקור טיפוסי ורציני להפרעות אלקטרומגנטיות. כמו ההשפעה של רשת החשמל, שיא המתח יכול להגיע לקילו-וולט או יותר, מה שיגרום נזק הרסני לציוד או למערכת. בנוסף, קו החשמל הוא דרך למגוון אותות הפרעות לפלוש לציוד. לכן, מערכת אספקת החשמל, במיוחד תכנון ה-EMC של ספק הכוח המיתוג, היא חלק חשוב מהתכנון ברמת הרכיב. האמצעים מגוונים, כגון כבל אספקת החשמל נמשך ישירות מהשער הראשי של רשת החשמל, ה-AC הנלקח מרשת החשמל מיוצב, סינון במעבר נמוך, בידוד בין פיתולי שנאי הכוח, מיגון, דיכוי נחשולי מתח, והגנה מפני מתח יתר וזרם יתר.

הארקה כוללת הארקה, הארקת אות וכן הלאה. עיצוב גוף ההארקה, פריסת חוט ההארקה והעכבה של חוט ההארקה בתדרים שונים אינם קשורים רק לבטיחות החשמלית של המוצר או המערכת, אלא קשורים גם לתאימות אלקטרומגנטית ולטכנולוגיית המדידה שלו.

הארקה טובה יכולה להגן על הפעולה הרגילה של הציוד או המערכת ועל הבטיחות האישית, ויכולה למנוע הפרעות אלקטרומגנטיות שונות ומכות ברק. לכן, עיצוב הארקה חשוב מאוד, אבל זה גם נושא קשה. ישנם סוגים רבים של חוטי הארקה, כולל הארקה לוגית, הארקת אות, הארקת מגן והארקת מגן. ניתן לחלק את שיטות ההארקה גם להארקה חד-נקודתית, הארקה רב-נקודתית, הארקה מעורבת וקרקע צפה. משטח ההארקה האידיאלי צריך להיות בפוטנציאל אפס, ואין הבדל פוטנציאל בין נקודות ההארקה. אבל למעשה, לכל “אדמה” או חוט הארקה יש התנגדות. כאשר זורם זרם, תתרחש נפילת מתח, כך שהפוטנציאל על חוט ההארקה אינו אפסי, ויהיה מתח הארקה בין שתי נקודות ההארקה. כאשר המעגל מוארק במספר נקודות ויש חיבורי אותות, הוא יוצר מתח הפרעה בלולאת הארקה. לכן, טכנולוגיית ההארקה היא מאוד מיוחדת, כמו הארקת אות והארקת חשמל יש להפריד, מעגלים מורכבים משתמשים בהארקה מרובת נקודות והארקה משותפת.