EMC 설계에서 PCB 보드의 중요성

구성 요소의 선택 및 회로 설계 외에도 우수한 인쇄 회로 기판(PCB) 설계도 전자파 적합성에 매우 중요한 요소입니다. PCB 설계의 핵심 EMC 리턴 영역을 최대한 줄이고 리턴 경로가 디자인 방향으로 흐르도록 하는 것입니다. 가장 일반적인 반환 전류는 기준면의 균열, 기준면 레이어의 변형 및 커넥터를 통해 흐르는 신호에서 발생합니다. 충돌 커패시터 또는 디커플링 전기 컨테이너는 일부 문제를 해결할 수 있지만 커패시터, 천공, 패드 및 배선의 전체 임피던스를 고려할 필요가 있습니다.

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PCB 레이어드 전략
회로 기판 설계에서 회로 기판의 두께, 천공 공정 및 레이어 수는 문제를 해결하는 열쇠가 아닙니다. 우수한 계층 스택은 전원 공급 흐름의 바이패스 및 디커플링입니다. 신호 및 전원 공급 장치의 전자기장을 차단하는 열쇠. 신호 라인의 관점에서 좋은 계층화 전략은 모든 신호 배선을 하나 또는 여러 계층에 배치하는 것입니다. 이러한 계층은 전원 계층 또는 접지 계층 옆에 있습니다. 전원 공급 장치의 경우 전원 계층과 접지 계층에 인접하고 전원 계층과 접지 계층 사이의 거리가 가능한 한 작은 계층화 전략이 좋습니다. 이것이 우리가 "계층화된" 전략이라고 말하는 것입니다. 아래에서는 탁월한 PCB 층화 전략에 대해 설명합니다.

1. 배선 레이어의 투영면은 반환면 영역에 있어야 합니다. 배선 레이어가 반환 평면 레이어의 투영 영역에 있지 않으면 배선 중에 투영 영역 외부에 신호 라인이 있어 "가장자리 방사" 문제를 일으키고 신호 루프 영역 Essence도 발생합니다.
2. 배선 레이어의 인접 설정을 피하십시오. 인접한 배선 레이어의 병렬 신호 라인은 신호 스트링을 발생시키기 때문에 배선 레이어가 인접하지 않은 경우 배선 레이어와 신호 사이의 레이어 간격을 줄이기 위해 두 배선 레이어 사이의 레이어 사이의 거리를 적절하게 당겨야 합니다. 고리.
3. 인접한 평면 레이어는 투영 평면이 겹치지 않도록 해야 합니다. 투영이 겹칠 때 레이어 사이의 결합 정전 용량으로 인해 레이어 사이의 노이즈가 결합되기 때문입니다.

다층 보드 설계:
클록 주파수가 5MHz를 초과하거나 신호 상승 시간이 5ns 미만인 경우 신호 루프 영역을 잘 제어하기 위해 일반적으로 다층 보드 설계가 필요합니다. 다층 보드를 설계할 때 다음 원칙에 주의하십시오.
1. 주요 배선 레이어(클록 라인, 버스, 인터페이스 신호 라인, 무선 주파수 케이블, 리셋 신호 라인, 칩 신호 라인 및 각종 제어 신호 케이블 등)는 완전한 접지면에 인접해야 합니다. 신호선은 일반적으로 방사능이 강하거나 극도로 민감한 신호선입니다. 접지 표면 배선 근처에서 신호 루프 영역을 줄이고 방사 강도를 줄이거나 간섭 방지 기능을 향상시킬 수 있습니다.
2. 전원 공급 장치 평면은 인접 평면 내부 수축과 비교해야 합니다(권장 값은 5h~20h). 역류 그라운드 표면 수축과 비교할 때 파워 플레인은 아래 그림과 같이 "에지 복사" 문제를 효과적으로 억제할 수 있습니다.

또한 단일 보드 소유자의 작동 전원 평면(가장 널리 사용되는 전원 공급 평면)은 전원 전류의 회로 영역을 효과적으로 줄이기 위해 접지 평면에 인접해야 합니다.

3. 단일 보드 TOP 및 BOTTOM 레이어에 50MHz 이상의 신호 라인이 없는지 여부. 그렇다면 공간 복사를 억제하기 위해 두 평면 레이어 사이의 고주파 신호를 취하는 것이 가장 좋습니다.
단일 레이어 보드 및 더블 레이어 보드 디자인:
단층 및 XNUMX층 기판의 설계는 주로 주요 신호선 및 전원 코드의 설계를 지불해야 합니다. 전원 전류 회로의 면적을 줄이기 위해 전원 공급선 근처에 접지선이 있어야 합니다.

단층 기판의 핵심 신호 라인의 두 측면은 아래 그림과 같이 "가이드 그룹 라인"이어야 합니다. XNUMX층판 또는 동층판 가공공법의 주신호선 투영면에 대면적의 포장면이 있어야 하며 그림과 같이 "가이드군선"을 설계하여야 한다. 한편으로는 주요 신호 라인의 양쪽에서 한편으로는 신호 영역을 줄일 수 있습니다. 또한 신호 라인과 다른 신호 케이블 사이의 스트링 교란을 방지할 수도 있습니다.

단층 및 XNUMX층 기판의 설계는 주로 주요 신호선 및 전원 코드의 설계를 지불해야 합니다. 전원 전류 회로의 면적을 줄이기 위해 전원 공급선 근처에 접지선이 있어야 합니다.

단층 기판의 핵심 신호 라인의 두 측면은 아래 그림과 같이 "가이드 그룹 라인"이어야 합니다. XNUMX층판 또는 동층판 가공공법의 주신호선 투영면에 대면적의 포장면이 있어야 하며 그림과 같이 "가이드군선"을 설계하여야 한다. 한편으로는 주요 신호 라인의 양쪽에서 한편으로는 신호 영역을 줄일 수 있습니다. 또한 신호 라인과 다른 신호 케이블 사이의 스트링 교란을 방지할 수도 있습니다.

참고: 빨간색 선은 핵심 신호선이고 파란색 선은 접지선입니다.

PCB 레이아웃 기술
PCB 레이아웃을 설계할 때 직선으로의 신호 흐름을 따라 직선의 설계 원칙을 최대한 둘러싸야 합니다. 이것은 신호의 직접적인 결합을 피하고 신호 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 회로와 전자 부품 간의 간섭 및 결합을 방지하기 위해 회로의 배치 및 구성 요소의 레이아웃은 다음과 같이 따라야 합니다.
1. 단일 보드에서 인터페이스가 "깨끗"한 경우 "깨끗한"과 작업 장소 사이의 격리 밴드에 필터 및 격리 장치를 배치해야 합니다. 이는 평면층을 통해 서로 결합된 필터링 또는 격리 장치를 방지하여 효과를 약화시킬 수 있습니다. 또한 '깨끗한 땅'에는 여과 및 보호 장치 외에 다른 장치를 둘 수 없습니다.

2. 동일한 PCB에 다양한 모듈 회로를 배치할 때 디지털 회로와 시뮬레이션 회로, 고속 회로와 저속 회로를 분리하여 디지털 회로, 아날로그 회로, 고속 회로, 저속 회로 간의 간섭을 피해야 합니다. 속도 회로. 또한 회로 기판에 고속, 중속 및 저속 회로가 동시에 있을 때 인터페이스를 통해 방사되는 고주파 회로 노이즈를 피하기 위해 아래 그림의 레이아웃 원칙을 따라야 합니다.

3. 라인 보드의 입력 포트에 있는 필터 회로는 필터 라인에 의해 다시 결합되지 않도록 인터페이스에 가깝게 배치해야 합니다.

4. 인터페이스 회로의 필터링, 보호 및 격리 장치는 인터페이스 배치 근처에 있습니다. 아래 그림과 같이 보호, 필터링 및 격리 효과를 효과적으로 달성할 수 있습니다. 인터페이스에 필터링과 보호 회로가 모두 있는 경우 먼저 보호하고 필터링하는 원칙을 따라야 합니다. 보호 회로는 외부 과전압 및 과전류 억제를 위해 사용되기 때문에 필터 회로 뒤에 보호 회로를 배치하면 과압 및 과전류로 인해 필터 회로가 손상됩니다. 또한 회로의 입력 및 출력 배선이 필터링, 절연 또는 보호 효과를 약화시키기 때문에 회로가 ​​서로 결합될 때. 배치시 필터회로(필터), 아이솔레이션, 보호회로의 입출력 케이블은 결합하지 않아야 한다.

5. 민감한 회로 또는 장치(예: 리셋 회로 등)는 단일 보드의 가장자리, 특히 베니어 인터페이스의 가장자리에서 최소 1000mil 이상 떨어져 있습니다.

6. 대전류 회로의 루프 영역을 줄이기 위해 전류 변화가 큰 단위 회로 또는 장치(예: 전원 모듈의 입력 및 출력 끝, 팬 및 릴레이)를 근처에 배치해야 합니다.

7. 필터링 후 회로가 다시 교란되지 않도록 필터 장치를 병렬로 방전해야 합니다.

8. 스트리, 크리스탈, 릴레이, 스위칭 전원 및 기타 강력한 방사 장치는 베니어 인터페이스 커넥터에서 최소 1000mil 떨어져 있습니다. 이러한 방식으로 간섭이 케이블 외부로 직접 방사되거나 전류가 외부 방사에 결합됩니다.

PCB 배선 규칙
구성 요소의 선택 및 회로 설계 외에도 우수한 인쇄 회로 기판(PCB) 배선도 전자기 호환성에 매우 중요한 요소입니다. PCB는 시스템의 고유한 구성 요소이므로 PCB 배선의 향상된 전자기 호환성으로 인해 제품의 최종 완성에 추가 비용이 발생하지 않습니다. 불량한 PCB 배선은 이러한 문제를 제거하기보다 더 많은 전자기 호환성 문제를 일으킬 수 있음을 기억해야 합니다. 많은 예에서 필터와 구성 요소를 추가해도 이러한 문제를 해결할 수 없습니다. 결국 그는 전체 기판을 다시 배선해야 했습니다. 따라서 초기에 좋은 PCB 배선 습관을 기르는 것이 가장 비용을 절약할 수 있는 방법입니다. 다음은 PCB 배선의 몇 가지 보편적인 규칙과 전원 코드, 접지 케이블 및 신호 케이블의 설계 전략에 대해 소개됩니다. 마지막으로 이러한 규칙에 따라 공기 조절기의 일반적인 인쇄 회로 기판 회로에 대한 개선 조치입니다.

1. 배선 분리
배선의 기능은 PCB의 동일한 레이어에서 인접 라인 간의 스큐어 및 노이즈 커플링을 최소화하는 것입니다. 3W 사양은 모든 신호(클록, 비디오, 오디오, 재설정 등)가 그림 10과 같이 온라인과 라인, 에지, 에지에서 에지 사이에서 격리되어야 함을 나타냅니다. 자기 결합을 더 줄이기 위해 벤치마크는 다음과 같습니다. 키 신호 근처에 분산되어 다른 신호 라인에서 생성된 커플링 노이즈를 격리합니다.

2. 보호 및 전용선
전환 및 보호 라인을 설정하는 것은 잡음이 가득한 시스템에서 시스템 클록 신호를 격리하고 보호하는 데 매우 효과적인 방법입니다. 아래 그림에서 PCB의 병렬 또는 보호 라인은 키 신호 라인을 따라 분포됩니다. 보호선은 다른 신호선에서 발생하는 결합 자속을 격리할 뿐만 아니라 다른 신호선의 결합으로부터 다른 신호선의 결합으로부터도 격리한다. 전환선과 보호선의 차이점은 전환선은 연결(접지 연결)할 필요가 없고, 보호선 양단은 모두 접지에 연결해야 한다는 것입니다. 커플링을 더 줄이기 위해 다층 PCB의 보호 라인을 한 섹션 걸러마다 접지에 추가할 수 있습니다.

3. 전원 코드 디자인
선로기판의 크기에 따라 전원선의 폭을 최대한 두껍게 하여 회로저항을 줄인다. 동시에 전원 코드와 접지선의 방향이 데이터 전송 방향과 일치하여 잡음에 대한 저항력을 높이는 데 도움이 됩니다. 단일 패널 또는 이중 패널에서 전원 코드가 길면 3000mil마다 접지에 결합 커패시터를 추가해야 하며 정전 용량 값은 10UF + 1000PF입니다.

4. 접지 설계
접지선 설계의 원칙은 다음과 같습니다.
(1) 시뮬레이션과 디지털 방식으로 분리됩니다. 라인 보드에 논리 회로와 유선 회로가 모두 있는 경우 가능한 한 분리해야 합니다. 저주파 회로의 접지는 단일 지점으로 사용되어야 하며 접지를 연결해야 합니다. 실제 결선이 어려운 경우 접지를 연결하기 전에 부분적으로 직렬로 연결할 수 있습니다. 고주파 회로는 다점 연결 접지를 채택하고, 접지선은 짧게 임대해야 하며, 고주파 소자는 그리드형 플로어 포일의 넓은 면적으로 최대한 많이 사용해야 한다.
(2) 접지선은 가능한 한 두껍게 하십시오. 접지선이 난간선과 함께 사용되는 경우 전류 변화에 따라 접지 전위가 변경되어 노이즈 방지 성능이 저하됩니다. 따라서 접지선은 인쇄기판의 허용전류의 2배가 되도록 굵게 해야 합니다. 가능하면 접지선은 3~XNUMXmm 이상으로 한다.
(3) 접지선은 폐쇄 루프를 구성합니다. 디지털 회로로 구성된 인쇄 기판은 대부분 노이즈 방지 기능을 향상시킬 수 있습니다.

5. 신호 케이블 설계
주요 신호 케이블의 경우 단일 보드에 내부 신호 라우팅 레이어가 있는 경우 시계와 같은 주요 신호 라인은 내부 레이어에 천으로 되어 있으며 선호하는 배선 레이어가 선호됩니다. 또한 키 신호 라인은 천공 및 패드로 인한 기준면 간격을 포함하여 분할 영역을 가로질러 이동할 수 없어야 합니다. 그렇지 않으면 신호 루프 영역이 증가합니다. 또한, 주요 신호 라인은 에지 방사 효과를 억제하기 위해 기준면 에지 ≥ 3H(H는 라인 거리 기준면의 높이)에서 나와야 합니다.

클록 라인, 버스 및 무선 주파수 케이블과 같은 민감한 신호 케이블과 리셋 신호 케이블, 칩 신호 라인, 시스템 제어 신호 및 기타 민감한 신호 케이블의 경우 신호 라인은 인터페이스에서 떨어져 있어야 합니다. 따라서 강한 방사 신호 라인에서 아웃 오브 시그널 라인으로의 간섭 결합을 피하고 외부로 방사하십시오. 시스템 오류 작동을 일으키는 민감한 신호 라인에 대한 인터페이스에 가져온 외부 간섭의 외부 간섭 결합을 피하십시오.

차동 신호 케이블의 경우 임피던스를 일관되게 유지하기 위해 동일한 레이어, 동등 및 병렬 라인에 있어야 하며 차동 라인 사이에 다른 라우팅이 없습니다. 차동 라인의 공동 모드 임피던스가 동일하기 때문에 간섭 방지 능력을 향상시킬 수 있습니다.
위의 배선 규칙에 따라 공기 조절기의 일반적인 인쇄 회로 기판 회로는 아래 그림과 같이 개선되고 최적화됩니다.

일반적으로, EMC PCB 디자인의 디자인은 다음과 같습니다. 배선하기 전에 리턴 경로의 디자인 계획을 연구하십시오. EMI 방사를 줄이는 목표를 달성할 수 있는 성공의 가장 좋은 기회가 있습니다. 그리고 실제 배선 전에 배선 레이어를 변경하는 등 비용을 들이지 않아도 가장 저렴하게 개선할 수 있는 방법입니다. EMC.

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