PCB板如何进行EMC设计?

中的 EMC 设计 PCB板 应该成为任何电子设备和系统综合设计的一部分,并且比其他试图使产品达到 EMC 的方法更具成本效益。 电磁兼容设计的关键技术是对电磁干扰源的研究。 控制来自电磁干扰源的电磁辐射是一个永久的解决方案。 控制干扰源的发射,除了降低电磁干扰源机制产生的电磁噪声水平外,还需要广泛采用屏蔽(包括隔离)、滤波和接地技术。

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主要的 EMC 设计技术包括电磁屏蔽方法、电路滤波技术,应特别注意接地元件重叠的接地设计。

一、PCB板中的EMC设计金字塔
图 9-4 显示了设备和系统最佳 EMC 设计的推荐方法。 这是一个金字塔图。

首先,良好的 EMC 设计的基础是良好的电气和机械设计原则的应用。 这包括可靠性方面的考虑,例如在可接受的公差范围内满足设计规范、良好的组装方法以及正在开发的各种测试技术。

一般来说,驱动当今电子设备的器件都必须安装在 PCB 上。 这些设备由具有潜在干扰源并对电磁能敏感的元件和电路组成。 因此,PCB 的 EMC 设计是 EMC 设计中下一个最重要的问题。 有源元件的位置、印制线路的走线、阻抗的匹配、接地的设计、电路的滤波等都是EMC设计时要考虑的。 一些PCB元件也需要屏蔽。

第三,内部电缆一般用于连接PCB或其他内部子组件。 因此,包括布线方法和屏蔽在内的内部电缆的 EMC 设计对于任何给定设备的整体 EMC 都非常重要。

PCB板如何进行EMC设计?

PCB的EMC设计和内部线缆设计完成后,要特别注意机箱的屏蔽设计以及所有缝隙、穿孔、线缆通孔的处理方法。

最后,还应关注输入输出电源等电缆滤波问题。

2. 电磁屏蔽
屏蔽主要利用各种导电材料,制成各种外壳并与大地相连,以切断静电耦合、电感耦合或交变电磁场耦合通过空间形成的电磁噪声传播路径。 隔离主要是利用继电器、隔离变压器或光电隔离器等器件以传导形式切断电磁噪声的传播路径,其特点是将电路两部分的接地系统隔开,切断耦合通过的可能性。阻抗。

屏蔽体的效能用屏蔽效能(SE)表示(如图9-5所示)。 屏蔽效能定义为:

PCB板如何进行EMC设计?

电磁屏蔽效能与场强衰减的关系见表9-1。

PCB板如何进行EMC设计?

屏蔽效能越高,每增加20dB就越难。 民用设备的情况一般只需要40dB左右的屏蔽效果,而军用设备的情况一般需要60dB以上的屏蔽效果。

具有高导电性和磁导率的材料可用作屏蔽材料。 常用的屏蔽材料有钢板、铝板、铝箔、铜板、铜箔等。 随着民用产品的电磁兼容要求越来越严格,越来越多的厂家采用在塑料外壳上镀镍或镀铜的方法来实现屏蔽。

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三、过滤
滤波是一种在频域中处理电磁噪声的技术,为电磁噪声提供一条低阻抗路径,以达到抑制电磁干扰的目的。 切断干扰沿信号线或电源线传播的路径,屏蔽一起构成完善的干扰保护。 例如,电源滤波器对 50 Hz 的电源频率呈现高阻抗,但对电磁噪声频谱呈现低阻抗。

根据滤波对象的不同,滤波器分为交流电源滤波器、信号传输线滤波器和去耦滤波器。 根据滤波器的频带,滤波器可分为低通、高通、带通和带阻四种滤波器。

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四、电源、接地技术
无论是信息技术设备、无线电电子设备,还是电器产品,都必须由电源供电。 电源分为外部电源和内部电源。 电源是典型且严重的电磁干扰源。 如电网的冲击,峰值电压可高达千伏以上,对设备或系统造成毁灭性的破坏。 此外,市电电源线是各种干扰信号侵入设备的途径。 因此,电源系统,尤其是开关电源的EMC设计,是元器件级设计的重要组成部分。 措施多种多样,如供电电缆直接从电网主闸引出,从电网引出的交流经稳压,低通滤波,电力变压器绕组间隔离,屏蔽,浪涌抑制,以及过压和过流保护。

接地包括接地、信号接地等。 接地体的设计、接地线的布置以及接地线在各种频率下的阻抗不仅关系到产品或系统的电气安全,还关系到电磁兼容性及其测量技术。

良好的接地可以保护设备或系统的正常运行和人身安全,可以消除各种电磁干扰和雷击。 因此,接地设计非常重要,但也是一个难点。 地线的种类很多,包括逻辑地、信号地、屏蔽地和保护地。 接地方式也可分为单点接地、多点接地、混合接地和浮动接地。 理想的接地面应为零电位,接地点之间不存在电位差。 但实际上,任何“地”或地线都有电阻。 当有电流流过时,会产生电压降,使地线上的电位不为零,两个接地点之间就会有地电压。 当电路多点接地且有信号连接时,会形成接地回路干扰电压。 因此,接地技术非常讲究,如信号接地和电源接地要分开,复杂电路采用多点接地和公共接地。