PCB板如何進行EMC設計?

中的 EMC 設計 PCB板 應該成為任何電子設備和系統綜合設計的一部分,並且比其他試圖使產品達到 EMC 的方法更具成本效益。 電磁兼容設計的關鍵技術是對電磁干擾源的研究。 控制來自電磁干擾源的電磁輻射是一個永久的解決方案。 為了控制干擾源的發射,除了降低電磁干擾源機制產生的電磁噪聲水平外,還需要廣泛使用屏蔽(包括隔離)、濾波和接地技術。

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主要的EMC設計技術包括電磁屏蔽方法、電路濾波技術,應特別注意接地元件重疊的接地設計。

一、PCB板中的EMC設計金字塔
圖 9-4 顯示了設備和系統最佳 EMC 設計的推薦方法。 這是一個金字塔圖。

首先,良好的 EMC 設計的基礎是良好的電氣和機械設計​​原則的應用。 這包括可靠性考慮,例如在可接受的容差範圍內滿足設計規範、良好的組裝方法以及正在開發的各種測試技術。

一般來說,驅動當今電子設備的器件都必須安裝在 PCB 上。 這些設備由具有潛在干擾源並對電磁能敏感的元件和電路組成。 因此,PCB 的 EMC 設計是 EMC 設計中下一個最重要的問題。 有源元件的位置、印製線路的走線、阻抗的匹配、接地的設計、電路的濾波等都是EMC設計時要考慮的。 一些PCB元件也需要屏蔽。

第三,內部電纜一般用於連接PCB或其他內部子組件。 因此,包括佈線方法和屏蔽在內的內部電纜的 EMC 設計對於任何給定設備的整體 EMC 都非常重要。

PCB板如何進行EMC設計?

PCB的EMC設計和內部線纜設計完成後,要特別注意機箱的屏蔽設計以及所有縫隙、穿孔、線纜通孔的處理方法。

最後,還應關注輸入輸出電源等電纜濾波問題。

2. 電磁屏蔽
屏蔽主要利用各種導電材料,製成各種外殼並與大地相連,以切斷靜電耦合、電感耦合或交變電磁場耦合通過空間形成的電磁噪聲傳播路徑。 隔離主要是利用繼電器、隔離變壓器或光電隔離器等器件以傳導形式切斷電磁噪聲的傳播路徑,其特點是將電路兩部分的接地系統隔開,切斷耦合通過的可能性。阻抗。

屏蔽體的效能用屏蔽效能(SE)表示(如圖9-5所示)。 屏蔽效能定義為:

PCB板如何進行EMC設計?

電磁屏蔽效能與場強衰減的關係見表9-1。

PCB板如何進行EMC設計?

屏蔽效能越高,每增加20dB就越難。 民用設備的情況一般只需要40dB左右的屏蔽效果,而軍用設備的情況一般需要60dB以上的屏蔽效果。

具有高導電性和磁導率的材料可用作屏蔽材料。 常用的屏蔽材料有鋼板、鋁板、鋁箔、銅板、銅箔等。 隨著民用產品的電磁兼容要求越來越嚴格,越來越多的廠家採用在塑料外殼上鍍鎳或鍍銅的方法來實現屏蔽。

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三、過濾
濾波是一種在頻域處理電磁噪聲的技術,為電磁噪聲提供一條低阻抗路徑,以達到抑制電磁干擾的目的。 切斷干擾沿信號線或電源線傳播的路徑,屏蔽一起構成完善的干擾保護。 例如,電源濾波器對 50 Hz 的電源頻率呈現高阻抗,但對電磁噪聲頻譜呈現低阻抗。

根據濾波對象的不同,濾波器分為交流電源濾波器、信號傳輸線濾波器和去耦濾波器。 根據濾波器的頻帶,濾波器可分為低通、高通、帶通和帶阻四種濾波器。

PCB板如何進行EMC設計?

四、電源、接地技術
無論是信息技術設備、無線電電子產品,還是電器產品,都必須由電源供電。 電源分為外部電源和內部電源。 電源是典型且嚴重的電磁干擾源。 如受到電網衝擊,峰值電壓可高達千伏以上,對設備或系統造成毀滅性破壞。 此外,市電電源線是各種干擾信號侵入設備的途徑。 因此,電源系統,尤其是開關電源的EMC設計,是元器件級設計的重要組成部分。 措施多種多樣,如供電電纜直接從電網主閘引出、從電網引出的交流經穩壓、低通濾波、電力變壓器繞組間隔離、屏蔽、浪湧抑制、以及過壓和過流保護。

接地包括接地、信號接地等。 接地體的設計、接地線的佈置以及接地線在各種頻率下的阻抗不僅關係到產品或系統的電氣安全,還關係到電磁兼容性及其測量技術。

良好的接地可以保護設備或系統的正常運行和人身安全,可以消除各種電磁干擾和雷擊。 因此,接地設計非常重要,但也是一個難點。 地線的種類很多,包括邏輯地、信號地、屏蔽地和保護地。 接地方式也可分為單點接地、多點接地、混合接地和浮動接地。 理想的接地面應為零電位,接地點之間不存在電位差。 但實際上,任何“地”或地線都有電阻。 當有電流流過時,會產生壓降,使地線上的電位不為零,兩個接地點之間就會有地電壓。 當電路多點接地且有信號連接時,會形成接地迴路干擾電壓。 因此,接地技術非常講究,如信號接地和電源接地要分開,複雜電路採用多點接地和公共接地。