EMC-designen i PCB-kort bör vara en del av den omfattande designen av alla elektroniska enheter och system, och det är mycket mer kostnadseffektivt än andra metoder som försöker få produkten att nå EMC. Nyckelteknologin för design av elektromagnetisk kompatibilitet är studiet av elektromagnetiska störningskällor. Att kontrollera den elektromagnetiska emissionen från elektromagnetiska störkällor är en permanent lösning. För att kontrollera emissionen av interferenskällor, förutom att minska nivån av elektromagnetiskt brus som genereras av mekanismen för elektromagnetiska störkällor, måste skärmning (inklusive isolering), filtrering och jordningsteknik användas i stor utsträckning.

De huvudsakliga EMC-designteknikerna inkluderar elektromagnetiska skärmningsmetoder, kretsfiltreringstekniker, och särskild uppmärksamhet bör ägnas åt jordningsdesignen för jordningselementets överlappning.

En, EMC-designpyramiden i PCB-kortet
Figur 9-4 visar den rekommenderade metoden för bästa EMC-design av enheter och system. Detta är en pyramidformad graf.

Först och främst är grunden för bra EMC-design tillämpningen av goda elektriska och mekaniska designprinciper. Detta inkluderar överväganden om tillförlitlighet, såsom att uppfylla designspecifikationer inom acceptabla toleranser, bra monteringsmetoder och olika testtekniker under utveckling.

Generellt sett måste enheterna som driver dagens elektroniska utrustning monteras på PCB:n. Dessa enheter är sammansatta av komponenter och kretsar som har potentiella störningskällor och är känsliga för elektromagnetisk energi. Därför är EMC-designen av PCB den näst viktigaste frågan i EMC-design. Placeringen av aktiva komponenter, routing av tryckta linjer, matchning av impedans, utformning av jordning och filtrering av kretsen bör alla beaktas under EMC-design. Vissa PCB-komponenter behöver också skärmas.

För det tredje används i allmänhet interna kablar för att ansluta PCB eller andra interna underkomponenter. Därför är EMC-designen för den interna kabeln inklusive routingmetoden och skärmningen mycket viktig för den övergripande EMC-en för en given enhet.

Hur utför man EMC-design i PCB-kort?

Efter att EMC-designen av PCB och den interna kabeldesignen är klar, bör särskild uppmärksamhet ägnas åt chassits skärmningsdesign och bearbetningsmetoderna för alla luckor, perforeringar och kabelgenomgående hål.

Slutligen bör också fokusera på ingångs- och utgångsströmförsörjningen och andra problem med kabelfiltrering.

2. Elektromagnetisk skärmning
Avskärmning använder huvudsakligen olika ledande material, tillverkade i olika skal och anslutna till jorden för att skära av den elektromagnetiska brusets utbredningsväg som bildas av elektrostatisk koppling, induktiv koppling eller alternerande elektromagnetisk fältkoppling genom rymden. Isoleringen använder huvudsakligen reläer, isoleringstransformatorer eller fotoelektriska Isolatorer och andra enheter för att avbryta utbredningsvägen för elektromagnetiskt brus i form av ledning kännetecknas av att separera jordsystemet för de två delarna av kretsen och avbryta möjligheten att koppla genom impedans.

Effektiviteten hos skärmkroppen representeras av skärmningseffektiviteten (SE) (som visas i figur 9-5). Avskärmningseffektiviteten definieras som:

Hur utför man EMC-design i PCB-kort?

Förhållandet mellan elektromagnetisk skärmningseffektivitet och fältstyrkedämpning listas i Tabell 9-1.

Hur utför man EMC-design i PCB-kort?

Ju högre skärmningseffektiviteten är, desto svårare är det för varje 20dB ökning. Fallet med civil utrustning behöver i allmänhet endast en skärmningseffektivitet på cirka 40dB, medan fallet med militär utrustning generellt kräver en skärmningseffektivitet på mer än 60dB.

Material med hög elektrisk ledningsförmåga och magnetisk permeabilitet kan användas som skärmningsmaterial. Vanligt använda skärmningsmaterial är stålplåt, aluminiumplåt, aluminiumfolie, kopparplåt, kopparfolie och så vidare. Med de strängare kraven på elektromagnetisk kompatibilitet för civila produkter har fler och fler tillverkare antagit metoden att plätera nickel eller koppar på plasthöljet för att uppnå skärmning.

PCB design, kontakta 020-89811835

Tre, filtrering
Filtrering är en teknik för att behandla elektromagnetiskt brus i frekvensdomänen, vilket ger en lågimpedansväg för elektromagnetiskt brus för att uppnå syftet att undertrycka elektromagnetisk störning. Skär av den väg som störningen fortplantar sig längs signalledningen eller kraftledningen, och skärmningen tillsammans utgör ett perfekt störningsskydd. Till exempel uppvisar strömförsörjningsfiltret en hög impedans till effektfrekvensen på 50 Hz, men uppvisar en låg impedans för det elektromagnetiska brusspektrumet.

Enligt de olika filtreringsobjekten är filtret uppdelat i växelströmsfilter, signalöverföringsledningsfilter och avkopplingsfilter. Beroende på filtrets frekvensband kan filtret delas in i fyra typer av filter: lågpass, högpass, bandpass och bandstopp.

Hur utför man EMC-design i PCB-kort?

Fyra, strömförsörjning, jordningsteknik
Oavsett om det är informationsteknologisk utrustning, radioelektronik och elektriska produkter måste den drivas av en strömkälla. Strömförsörjningen är uppdelad i en extern strömkälla och en intern strömförsörjning. Strömförsörjningen är en typisk och allvarlig källa till elektromagnetisk störning. Såsom påverkan från elnätet kan toppspänningen vara så hög som kilovolt eller mer, vilket kommer att orsaka förödande skador på utrustningen eller systemet. Dessutom är elnätet ett sätt för en mängd olika störsignaler att invadera utrustningen. Därför är strömförsörjningssystemet, särskilt EMC-designen för strömförsörjningen, en viktig del av konstruktionen på komponentnivå. Åtgärderna är varierande, som att strömförsörjningskabeln dras direkt från elnätets huvudport, växelström som dras från elnätet är stabiliserad, lågpassfiltrering, isolering mellan krafttransformatorlindningarna, skärmning, överspänningsdämpning, och överspännings- och överströmsskydd.

Jordning inkluderar jordning, signaljordning och så vidare. Utformningen av jordningskroppen, utformningen av jordledningen och impedansen hos jordledningen vid olika frekvenser är inte bara relaterade till produktens eller systemets elektriska säkerhet, utan också relaterade till elektromagnetisk kompatibilitet och dess mätteknik.

Bra jordning kan skydda den normala driften av utrustningen eller systemet och personlig säkerhet, och kan eliminera olika elektromagnetiska störningar och blixtnedslag. Därför är jordningsdesign väldigt viktigt, men det är också ett svårt ämne. Det finns många typer av jordledningar, inklusive logisk jord, signaljord, skärmjord och skyddsjord. Jordningsmetoder kan också delas in i enpunktsjordning, flerpunktsjordning, blandad jordning och flytande mark. Den ideala jordningsytan bör ha noll potential och det finns ingen potentialskillnad mellan jordpunkterna. Men i själva verket har varje “jord” eller jordledning motstånd. När en ström flyter uppstår ett spänningsfall, så att potentialen på jordledningen inte är noll, och det blir en jordspänning mellan de två jordpunkterna. När kretsen är jordad vid flera punkter och det finns signalanslutningar, kommer den att bilda en jordslingestörspänning. Därför är jordningstekniken mycket speciell, såsom signaljordning och kraftjordning bör separeras, komplexa kretsar använder flerpunktsjordning och gemensam jordning.