구성 요소 및 회로 설계의 선택 외에도 좋은 인쇄 회로 기판 (PCB) 설계도 전자기 호환성에서 매우 중요한 요소입니다. PCB EMC 설계의 핵심은 리플로우 면적을 최대한 줄이고 리플로우 경로가 설계 방향으로 흐르도록 하는 것입니다. 가장 일반적인 반환 전류 문제는 참조 평면의 균열, 참조 평면 레이어 변경 및 커넥터를 통해 흐르는 신호에서 발생합니다. 점퍼 커패시터 또는 디커플링 커패시터는 일부 문제를 해결할 수 있지만 커패시터, 비아, 패드 및 배선의 전체 임피던스를 고려해야 합니다. 이 강의에서는 PCB 레이어링 전략, 레이아웃 기술 및 배선 규칙의 세 가지 측면에서 EMC의 PCB 설계 기술을 소개합니다.

PCB 레이어링 전략

두께, 비아 프로세스 및 회로 기판 설계의 레이어 수는 문제를 해결하는 열쇠가 아닙니다. 좋은 적층 스태킹은 전원 버스의 바이패스 및 디커플링을 보장하고 전원 레이어 또는 접지 레이어의 과도 전압을 최소화하는 것입니다. 신호 및 전원 공급 장치의 전자기장을 차폐하는 열쇠입니다. 신호 트레이스의 관점에서 좋은 레이어링 전략은 모든 신호 트레이스를 하나 또는 여러 레이어에 배치하는 것이며 이러한 레이어는 전원 레이어 또는 접지 레이어 옆에 있습니다. 전원 공급 장치의 경우 좋은 레이어링 전략은 전원 레이어가 접지 레이어에 인접하고 전원 레이어와 접지 레이어 사이의 거리가 가능한 한 작아야 한다는 것입니다. 이것이 우리가 “계층화” 전략이라고 부르는 것입니다. 아래에서는 우수한 PCB 레이어링 전략에 대해 구체적으로 설명합니다. 1. 배선 레이어의 투영 평면은 리플로 평면 레이어 영역에 있어야 합니다. 배선 층이 리플 로우 평면 레이어의 투영 영역에 없으면 배선 중에 투영 영역 외부에 신호 라인이 생겨 “에지 방사” 문제가 발생하고 신호 루프 영역이 증가합니다. 결과적으로 차동 모드 복사가 증가합니다. 2. 인접한 배선 레이어를 설정하지 마십시오. 인접한 배선 레이어의 병렬 신호 트레이스는 신호 누화를 유발할 수 있으므로 인접한 배선 레이어를 피할 수 없는 경우 두 배선 레이어 사이의 레이어 간격을 적절하게 늘려야 하며 배선 레이어와 신호 회로 사이의 레이어 간격은 다음과 같아야 합니다. 줄어들다. 3. 인접한 평면 레이어는 투영 평면이 겹치지 않도록 해야 합니다. 돌출부가 겹칠 때 레이어 간의 결합 커패시턴스로 인해 레이어 간의 노이즈가 서로 결합하기 때문입니다.

다층 기판 설계

클럭 주파수가 5MHz를 초과하거나 신호 상승 시간이 5ns 미만인 경우 신호 루프 영역을 잘 제어하기 위해 일반적으로 다층 기판 설계가 필요합니다. 다층 기판을 설계할 때 다음 원칙에 주의해야 합니다. 1. 주요 배선 레이어(클럭 라인, 버스 라인, 인터페이스 신호 라인, 무선 주파수 라인, 리셋 신호 라인, 칩 선택 신호 라인 및 각종 제어 신호가 있는 층 선이 위치함)은 완전한 접지면에 인접해야 하며, 바람직하게는 그림 1과 같이 두 개의 접지면 사이에 있어야 합니다. 주요 신호선은 일반적으로 강한 방사 또는 극도로 민감한 신호선입니다. 접지면에 가까운 배선은 신호 루프의 면적을 줄이거나 방사 강도를 줄이거나 간섭 방지 기능을 향상시킬 수 있습니다.

그림 1 키 배선 레이어는 두 접지면 사이에 있습니다.

2. 파워 플레인은 인접한 접지 플레인에 비해 수축되어야 합니다(권장 값 5H~20H). 복귀 접지면에 대한 전원 평면의 수축은 “에지 방사” 문제를 효과적으로 억제할 수 있습니다.

또한 그림 3과 같이 보드의 주요 작동 전원 평면(가장 널리 사용되는 전원 평면)은 전원 공급 전류의 루프 영역을 효과적으로 줄이려면 접지면에 가까워야 합니다.

그림 3 전원 플레인은 접지 플레인에 가까워야 합니다.

3. 보드의 상단 및 하단 레이어에 50MHz 이상의 신호 라인이 없는지 여부. 그렇다면 두 평면 레이어 사이에 고주파 신호를 걸어 공간으로의 복사를 억제하는 것이 가장 좋습니다.

단층 기판 및 이중층 기판 설계

단층 및 이중층 기판의 설계를 위해서는 주요 신호선과 전력선 설계에 주의를 기울여야 합니다. 전력 전류 루프의 면적을 줄이려면 전력 트레이스 옆에 평행하게 접지선이 있어야 합니다. “Guide Ground Line”은 그림 4와 같이 단층 기판의 키 신호선 양쪽에 배치되어야 합니다. 이중층 기판의 키 신호선 투영면은 접지 면적이 넓어야 합니다. , 또는 단일 레이어 보드와 동일한 방법으로 그림 5와 같이 “Guide Ground Line”을 설계하십시오. 키 신호 라인의 양쪽에 있는 “가드 접지 와이어”는 한편으로 신호 루프 영역을 줄일 수 있고, 또한 신호 라인과 다른 신호 라인 사이의 누화를 방지합니다.

일반적으로 PCB 보드의 레이어링은 다음 표에 따라 설계할 수 있습니다.

PCB 레이아웃 기술

PCB 레이아웃을 설계할 때 신호 흐름 방향을 따라 직선으로 배치하는 설계 원칙을 완전히 준수하고 그림 6과 같이 앞뒤로 반복되는 것을 방지하십시오. 이렇게 하면 직접적인 신호 결합을 방지하고 신호 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 회로와 전자 부품 간의 상호 간섭 및 결합을 방지하기 위해 회로 배치 및 부품 배치는 다음 원칙을 따라야 합니다.

1. “깨끗한 접지” 인터페이스가 보드에 설계된 경우 필터링 및 절연 구성 요소는 “깨끗한 접지”와 작업 접지 사이의 절연 밴드에 배치해야 합니다. 이것은 필터링 또는 격리 장치가 평면 레이어를 통해 서로 결합하는 것을 방지하여 효과를 약화시킬 수 있습니다. 또한 “깨끗한 땅”에는 여과 및 보호 장치 외에 다른 장치를 놓을 수 없습니다. 2. 동일한 PCB에 여러 개의 모듈 회로를 배치하는 경우 디지털 회로와 아날로그 회로, 고속 및 저속 회로를 별도로 배치하여 디지털 회로, 아날로그 회로, 고속 회로 및 저속 회로. 또한, 회로기판에 고속, 중, 저속 회로가 동시에 존재하는 경우, 고주파 회로 노이즈가 인터페이스를 통해 외부로 방사되는 것을 방지하기 위해.

3. 회로 기판의 전원 입력 포트의 필터 회로는 필터링된 회로가 다시 결합되는 것을 방지하기 위해 인터페이스에 가깝게 배치되어야 합니다.

그림 8 전원 입력 포트의 필터 회로는 인터페이스에 가깝게 배치해야 합니다.

4. 인터페이스 회로의 필터링, 보호 및 격리 구성 요소는 그림 9와 같이 인터페이스에 가깝게 배치되어 보호, 필터링 및 격리의 효과를 효과적으로 달성할 수 있습니다. 인터페이스에 필터와 보호 회로가 모두 있는 경우 먼저 보호한 다음 필터링하는 원칙을 따라야 합니다. 보호 회로는 외부 과전압 및 과전류 억제용으로 사용되기 때문에 필터 회로 뒤에 보호 회로를 배치하면 과전압 및 과전류에 의해 필터 회로가 손상됩니다. 또한, 회로의 입력선과 출력선은 서로 결합될 경우 필터링, 절연 또는 보호 효과를 약화시키므로 필터 회로(필터), 절연 및 보호 회로의 입력 및 출력선이 차단되지 않도록 하십시오. 레이아웃 중에 서로 커플.

5. 민감한 회로 또는 장치(리셋 회로 등)는 보드의 각 모서리, 특히 보드 인터페이스의 모서리에서 최소 1000mil 이상 떨어져 있어야 합니다.

6. 에너지 저장 장치 및 고주파 필터 커패시터는 전류 변화가 큰 단위 회로 또는 장치(예: 전원 모듈, 팬 및 릴레이의 입력 및 출력 단자)의 루프 영역을 줄이기 위해 배치해야 합니다. 큰 전류 루프.

7. 필터링된 회로가 다시 간섭을 받지 않도록 필터 구성 요소를 나란히 배치해야 합니다.

8. 수정, 수정 발진기, 릴레이 및 스위칭 전원 공급 장치와 같은 강력한 방사 장치를 보드 인터페이스 커넥터에서 최소 1000mils 떨어진 곳에 두십시오. 이러한 방식으로 간섭을 직접 방사하거나 전류를 출력 케이블에 결합하여 외부로 방사할 수 있습니다.

PCB 배선 규칙

구성 요소 및 회로 설계의 선택과 함께 우수한 인쇄 회로 기판(PCB) 배선도 전자기 호환성에서 매우 중요한 요소입니다. PCB는 시스템의 고유한 구성 요소이기 때문에 PCB 배선에서 전자기 호환성을 강화해도 제품의 최종 완성에 추가 비용이 발생하지 않습니다. 누구나 PCB 레이아웃이 좋지 않으면 전자기 호환성 문제를 제거하기보다는 오히려 더 많이 유발할 수 있음을 기억해야 합니다. 많은 경우 필터와 부품을 추가해도 이러한 문제를 해결할 수 없습니다. 결국 전체 보드를 다시 배선해야 했습니다. 따라서 초기에 좋은 PCB 배선 습관을 개발하는 가장 비용 효율적인 방법입니다. 다음은 PCB 배선의 몇 가지 일반적인 규칙과 전력선, 접지선 및 신호선의 설계 전략을 소개합니다. 마지막으로 이러한 규칙에 따라 에어컨의 대표적인 인쇄회로기판 회로에 대한 개선방안을 제시한다. 1. 배선 분리 배선 분리 기능은 PCB의 동일한 레이어에서 인접 회로 간의 누화 및 노이즈 결합을 최소화하는 것입니다. 3W 사양에서는 그림 10과 같이 모든 신호(클럭, 비디오, 오디오, 리셋 등)를 라인에서 라인으로, 에지에서 에지로 격리해야 한다고 명시하고 있습니다. 자기 결합을 더욱 줄이기 위해 기준 접지는 다음과 같습니다. 다른 신호 라인에 의해 생성된 커플링 노이즈를 분리하기 위해 키 신호 근처에 배치됩니다.

2. 보호 및 션트 라인 설정 션트 및 보호 라인은 잡음이 많은 환경에서 시스템 클록 신호와 같은 주요 신호를 분리하고 보호하는 매우 효과적인 방법입니다. 그림 21에서 PCB의 병렬 또는 보호 회로는 키 신호의 회로를 따라 배치됩니다. 보호 회로는 다른 신호 라인에서 발생하는 결합 자속을 분리할 뿐만 아니라 다른 신호 라인과 결합하는 주요 신호를 분리합니다. 션트 라인과 보호 라인의 차이점은 션트 라인을 종단(접지 연결)하지 않아도 되지만 보호 라인의 양쪽 끝이 접지에 연결되어야 한다는 것입니다. 커플링을 더욱 줄이기 위해 다층 PCB의 보호 회로에 다른 세그먼트마다 접지 경로를 추가할 수 있습니다.

3. 전력선 설계는 인쇄 회로 기판 전류의 크기를 기준으로 하며 전력선의 너비는 루프 저항을 줄이기 위해 가능한 한 두껍습니다. 동시에 전력선과 접지선의 방향을 데이터 전송 방향과 일치시키도록 하면 노이즈 방지 기능이 향상됩니다. 단일 또는 이중 패널에서 전력선이 매우 길면 3000mil마다 접지에 감결합 커패시터를 추가해야 하며 커패시터 값은 10uF+1000pF입니다.

접지선 설계

접지선 설계의 원칙은 다음과 같습니다.

(1) 디지털 접지는 아날로그 접지와 분리되어 있습니다. 회로 기판에 논리 회로와 선형 회로가 모두 있는 경우 가능한 한 분리해야 합니다. 저주파 회로의 접지는 가능한 한 단일 지점에서 병렬로 접지되어야 합니다. 실제 배선이 어려운 경우 부분적으로 직렬로 연결한 후 병렬로 접지할 수 있습니다. 고주파 회로는 여러 점을 직렬로 접지하고 접지선은 짧게 리스하고, 고주파 성분 주위에는 그리드형의 대면적 접지박을 최대한 사용한다.

(2) 접지선은 가능한 굵게 하십시오. 접지선이 매우 촘촘한 선을 사용하는 경우 전류의 변화에 ​​따라 접지 전위가 변하여 내노이즈 성능이 저하됩니다. 따라서 접지선은 인쇄기판에 허용전류의 2배가 흐를 수 있도록 굵게 해야 합니다. 접지선은 가능하면 3~XNUMXmm 이상으로 하십시오.

(3) 접지선은 폐쇄 루프를 형성합니다. 디지털 회로로만 구성된 인쇄 기판의 경우 대부분의 접지 회로를 루프로 배열하여 내노이즈성을 향상시킵니다.

신호선 설계

키 신호선의 경우 보드에 내부 신호 배선층이 있는 경우 클럭 등의 키 신호선은 내부 레이어에 배치해야 하며 선호하는 배선층에 우선 순위가 부여됩니다. 또한 키 신호 라인은 비아 및 패드로 인한 기준 평면 간격을 포함하여 파티션 영역을 가로질러 라우팅되어서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 신호 루프 영역이 증가합니다. 그리고 key signal line은 edge 방사 효과를 억제하기 위해 reference plane의 edge로부터 3H 이상(H는 reference plane으로부터의 line의 높이) 이상이어야 한다. 클록 라인, 버스 라인, 무선 주파수 라인 및 기타 강력한 방사 신호 라인 및 리셋 신호 라인, 칩 선택 신호 라인, 시스템 제어 신호 및 기타 민감한 신호 라인의 경우 인터페이스 및 나가는 신호 라인에서 멀리 유지하십시오. 이것은 강한 방사 신호 라인의 간섭이 나가는 신호 라인에 결합되어 외부로 방사되는 것을 방지합니다. 또한 인터페이스 나가는 신호 라인이 민감한 신호 라인에 결합하여 시스템 오작동을 일으키는 외부 간섭을 방지합니다. 차동 신호 라인은 동일한 레이어에 있고 길이가 동일해야 하며 임피던스를 일정하게 유지하면서 병렬로 실행해야 하며 차동 라인 사이에 다른 배선이 없어야 합니다. 차동 라인 쌍의 공통 모드 임피던스가 동일하게 보장되기 때문에 간섭 방지 기능이 향상될 수 있습니다. 위의 배선 규칙에 따라 에어컨의 일반적인 인쇄 회로 기판 회로가 개선되고 최적화됩니다.