Projekt EMC w PCB powinien być częścią kompleksowego projektu każdego urządzenia i systemu elektronicznego i jest o wiele bardziej opłacalny niż inne metody, które próbują sprawić, by produkt dotarł do EMC. Kluczową technologią projektowania kompatybilności elektromagnetycznej jest badanie źródeł zakłóceń elektromagnetycznych. Kontrolowanie emisji elektromagnetycznej ze źródeł zakłóceń elektromagnetycznych jest rozwiązaniem trwałym. Aby kontrolować emisję źródeł zakłóceń, oprócz ograniczania poziomu szumu elektromagnetycznego generowanego przez mechanizm źródeł zakłóceń elektromagnetycznych, szeroko stosowane muszą być technologie ekranowania (w tym izolacji), filtrowania i uziemiania.

Główne techniki projektowania EMC obejmują metody ekranowania elektromagnetycznego, techniki filtrowania obwodów, a szczególną uwagę należy zwrócić na konstrukcję uziemienia nakładania się elementu uziemiającego.

Po pierwsze, piramida projektowania EMC na płytce PCB
Rysunek 9-4 przedstawia zalecaną metodę najlepszego projektowania urządzeń i systemów EMC. To jest wykres piramidalny.

Przede wszystkim podstawą dobrego projektu EMC jest zastosowanie dobrych zasad projektowania elektrycznego i mechanicznego. Obejmuje to kwestie niezawodności, takie jak spełnienie specyfikacji projektowych w dopuszczalnych tolerancjach, dobre metody montażu i różne opracowywane techniki testowania.

Ogólnie rzecz biorąc, urządzenia, które napędzają dzisiejszy sprzęt elektroniczny, muszą być montowane na płytce drukowanej. Urządzenia te składają się z komponentów i obwodów, które mają potencjalne źródła zakłóceń i są wrażliwe na energię elektromagnetyczną. Dlatego projekt EMC PCB jest kolejną najważniejszą kwestią w projektowaniu EMC. Podczas projektowania EMC należy wziąć pod uwagę lokalizację elementów aktywnych, przebieg linii drukowanych, dopasowanie impedancji, projekt uziemienia i filtrowanie obwodu. Niektóre elementy PCB również muszą być ekranowane.

Po trzecie, kable wewnętrzne są zwykle używane do łączenia płytek drukowanych lub innych wewnętrznych podzespołów. Dlatego projekt EMC kabla wewnętrznego, w tym sposób prowadzenia i ekranowanie, jest bardzo ważny dla ogólnego EMC każdego urządzenia.

Jak wykonać projekt EMC na płytce PCB?

Po zakończeniu projektowania EMC płytki drukowanej i projektowania kabli wewnętrznych, szczególną uwagę należy zwrócić na projekt ekranowania obudowy oraz metody obróbki wszystkich szczelin, perforacji i otworów na kable.

Na koniec należy również skupić się na zasilaniu wejściowym i wyjściowym oraz innych kwestiach filtrowania kabli.

2. Ekranowanie elektromagnetyczne
Ekranowanie wykorzystuje głównie różne materiały przewodzące, wytwarzane w różnych powłokach i podłączane do ziemi, aby odciąć ścieżkę propagacji szumu elektromagnetycznego utworzoną przez sprzężenie elektrostatyczne, sprzężenie indukcyjne lub sprzężenie przemiennego pola elektromagnetycznego w przestrzeni. Izolacja wykorzystuje głównie przekaźniki, transformatory izolacyjne lub izolatory fotoelektryczne i inne urządzenia do odcinania drogi propagacji szumu elektromagnetycznego w postaci przewodzenia charakteryzujące się oddzieleniem układu uziemienia dwóch części obwodu i odcięciem możliwości sprzężenia poprzez impedancja.

Skuteczność korpusu ekranującego jest reprezentowana przez skuteczność ekranowania (SE) (jak pokazano na rysunku 9-5). Skuteczność ekranowania definiuje się jako:

Jak wykonać projekt EMC na płytce PCB?

Zależność między skutecznością ekranowania elektromagnetycznego a tłumieniem natężenia pola przedstawiono w tabeli 9-1.

Jak wykonać projekt EMC na płytce PCB?

Im wyższa skuteczność ekranowania, tym trudniej o każde 20 dB wzrostu. Przypadek sprzętu cywilnego wymaga na ogół jedynie skuteczności ekranowania około 40 dB, podczas gdy w przypadku sprzętu wojskowego na ogół skuteczność ekranowania wynosi ponad 60 dB.

Materiały o wysokiej przewodności elektrycznej i przenikalności magnetycznej mogą być stosowane jako materiały ekranujące. Powszechnie stosowanymi materiałami ekranującymi są płyta stalowa, płyta aluminiowa, folia aluminiowa, płyta miedziana, folia miedziana i tak dalej. Wraz z zaostrzonymi wymaganiami kompatybilności elektromagnetycznej dla produktów cywilnych, coraz więcej producentów stosuje metodę powlekania niklem lub miedzią plastikowej obudowy w celu uzyskania ekranowania.

Projekt PCB, prosimy o kontakt 020-89811835

Trzy, filtrowanie
Filtrowanie to technika przetwarzania szumu elektromagnetycznego w domenie częstotliwości, zapewniająca ścieżkę o niskiej impedancji dla szumu elektromagnetycznego w celu tłumienia zakłóceń elektromagnetycznych. Odciąć ścieżkę, którą zakłócenia propagują wzdłuż linii sygnałowej lub zasilającej, a ekranowanie razem stanowi doskonałą ochronę przed zakłóceniami. Na przykład filtr zasilania ma wysoką impedancję dla częstotliwości 50 Hz, ale niską impedancję dla widma szumu elektromagnetycznego.

Zgodnie z różnymi obiektami filtrowania filtr jest podzielony na filtr zasilania AC, filtr linii transmisji sygnału i filtr odsprzęgający. W zależności od pasma częstotliwości filtru, filtr można podzielić na cztery typy filtrów: dolnoprzepustowy, górnoprzepustowy, pasmowoprzepustowy i pasmowy.

Jak wykonać projekt EMC na płytce PCB?

Cztery, zasilanie, technologia uziemienia
Niezależnie od tego, czy jest to sprzęt informatyczny, elektronika radiowa czy produkty elektryczne, musi być zasilany ze źródła zasilania. Zasilacz podzielony jest na zasilacz zewnętrzny i zasilacz wewnętrzny. Zasilacz jest typowym i poważnym źródłem zakłóceń elektromagnetycznych. Na przykład wpływ sieci energetycznej, napięcie szczytowe może wynosić nawet kilowolty lub więcej, co spowoduje katastrofalne uszkodzenie sprzętu lub systemu. Ponadto linia zasilania sieciowego jest sposobem na atakowanie urządzeń przez różne sygnały zakłócające. Dlatego system zasilania, zwłaszcza konstrukcja EMC zasilacza impulsowego, jest ważną częścią projektu na poziomie komponentów. Zastosowane środki są zróżnicowane, np. kabel zasilający jest pobierany bezpośrednio z głównej bramy sieci energetycznej, prąd pobierany z sieci jest stabilizowany, filtrowanie dolnoprzepustowe, izolacja między uzwojeniami transformatora mocy, ekranowanie, tłumienie przepięć, oraz zabezpieczenie nadnapięciowe i nadprądowe.

Uziemienie obejmuje uziemienie, uziemienie sygnału i tak dalej. Konstrukcja korpusu uziemiającego, układ przewodu uziemiającego oraz impedancja przewodu uziemiającego przy różnych częstotliwościach są związane nie tylko z bezpieczeństwem elektrycznym produktu lub systemu, ale także z kompatybilnością elektromagnetyczną i technologią pomiaru.

Dobre uziemienie może chronić normalne działanie sprzętu lub systemu oraz bezpieczeństwo osobiste, a także może wyeliminować różne zakłócenia elektromagnetyczne i uderzenia piorunów. Dlatego projekt uziemienia jest bardzo ważny, ale jest to również trudny temat. Istnieje wiele rodzajów przewodów uziemiających, w tym uziemienie logiczne, uziemienie sygnałowe, uziemienie ekranu i uziemienie ochronne. Metody uziemienia można również podzielić na uziemienie jednopunktowe, uziemienie wielopunktowe, uziemienie mieszane i uziemienie pływające. Idealna powierzchnia uziemienia powinna mieć potencjał zerowy i nie ma różnicy potencjałów między punktami uziemienia. Ale w rzeczywistości każdy „uziemiający” lub uziemiający przewód ma opór. Gdy płynie prąd, nastąpi spadek napięcia, tak że potencjał na przewodzie uziemiającym nie będzie równy zero, a między dwoma punktami uziemienia będzie napięcie uziemienia. Gdy obwód jest uziemiony w wielu punktach i istnieją połączenia sygnałowe, powstanie napięcie zakłócające pętli uziemienia. Dlatego technologia uziemienia jest bardzo szczególna, np. uziemienie sygnału i uziemienie zasilania powinny być rozdzielone, złożone obwody wykorzystują uziemienie wielopunktowe i uziemienie wspólne.