Die Bedeutung der Leiterplatte im EMV-Design

Neben der Auswahl und dem Schaltungsdesign von Komponenten ist auch ein gutes Leiterplattendesign (PCB) ein sehr wichtiger Faktor für die elektromagnetische Verträglichkeit. Der Schlüssel zum Design von PCB in EMV ist es, den Rücklaufbereich so weit wie möglich zu verkleinern und den Rücklaufweg in Richtung des Designs fließen zu lassen. Der häufigste Rückstrom kommt von den Rissen der Referenzebene, der Transformation der Referenzebenenschicht und dem durch den Steckverbinder fließenden Signal. Kollisionskondensatoren oder das Entkoppeln elektrischer Behälter können einige Probleme lösen, aber es ist notwendig, die Gesamtimpedanz von Kondensatoren, perforierten Pads und Verdrahtungen zu berücksichtigen.

LISUN SG61000-5 komplett automatisch Überspannungsgenerator (auch Blitzstoß-Störfestigkeitstest, Kombinationswellengenerator, Stoßstromgenerator / Stoßspannungsgenerator, kombinierte Stoßspannungs- und Stromgenerator genannt). LISUN Überspannungsgenerator und andere EMV Testinstrumentendesign mit Leiterplatte. Wenn ein Problem auftritt, müssen Sie nur die Leiterplatte austauschen.

PCB-Layer-Strategie
Die Dicke der Dicke, der Lochprozess und die Anzahl der Lagen der Leiterplatte im Leiterplattendesign sind nicht der Schlüssel zur Lösung des Problems. Der hervorragend geschichtete Stack dient der Umgehung und Entkopplung des Stromversorgungsflusses. Der Schlüssel zum Blockieren des elektromagnetischen Feldes der Signal- und Stromversorgung. Aus Sicht der Signalleitung sollte eine gute mehrschichtige Strategie darin bestehen, die gesamte Signalverdrahtung auf einer oder mehreren Schichten zu verlegen, diese Schichten befinden sich neben der Leistungsschicht oder Erdungsschicht. Für die Stromversorgung sollte eine gute Schichtstrategie neben der Leistungsschicht und der Erdungsschicht liegen und der Abstand zwischen der Leistungsschicht und der Erdungsschicht so gering wie möglich sein. Das ist, was wir als „geschichtete“ Strategie bezeichnen. Im Folgenden werden wir über hervorragende PCB-Schichtungsstrategien sprechen.

1. Die Projektionsebene der Verdrahtungsebene sollte sich in ihrem Rückebenenbereich befinden. Wenn sich die Verdrahtungsschicht nicht im Projektionsbereich ihrer Rückführungsebenenschicht befindet, gibt es während der Verdrahtung Signalleitungen außerhalb des Projektionsbereichs, was das Problem der „Randstrahlung“ verursacht, und es wird auch die Essenz des Signalschleifenbereichs verursachen
2. Versuchen Sie benachbarte Einstellungen der Verdrahtungsebene zu vermeiden. Da die parallele Signalleitung auf der benachbarten Verdrahtungsschicht Signalketten verursachen wird, sollte der Abstand zwischen der Schicht zwischen den zwei Verdrahtungsschichten geeignet gezogen werden, wenn die Verdrahtungsschicht nicht benachbart ist, um den Schichtabstand zwischen der Verdrahtungsschicht und ihrem Signal zu verringern Schleife.
3. Die benachbarte Ebene sollte eine Überlappung ihrer Projektionsebene vermeiden. Denn wenn sich der Vorsprung überlappt, bewirkt die Kopplungskapazität zwischen den Schichten, dass das Rauschen zwischen den Schichten koppelt.

Mehrschichtiges Platinendesign:
Wenn die Taktfrequenz 5 MHz überschreitet oder die Signalanstiegszeit weniger als 5 ns beträgt, ist im Allgemeinen ein mehrschichtiges Platinendesign erforderlich, um den Signalschleifenbereich gut steuern zu können. Beachten Sie beim Entwerfen einer Mehrschichtplatine die folgenden Grundsätze:
1. Schlüsselverdrahtungsschichten (Taktleitungen, Bus, Schnittstellensignalleitung, Hochfrequenzkabel, Rücksetzsignalleitung, Chipsignalleitung und verschiedene Steuersignalkabel usw.) sollten neben der gesamten Masseebene liegen. Die Signalleitung ist in der Regel eine Signalleitung mit starker Strahlung oder extrem empfindlich. In der Nähe der Erdoberfläche kann die Verdrahtung die Signalschleifenfläche verringern, die Strahlungsintensität verringern oder die Anti-Interferenz-Fähigkeit verbessern.
2. Die Stromversorgungsebene sollte mit der internen Schrumpfung der angrenzenden Ebene verglichen werden (der empfohlene Wert beträgt 5 h bis 20 h). Verglichen mit der Rückflussschrumpfung der geschliffenen Oberfläche kann die Leistungsebene das Problem der „Randstrahlung“ wirksam verhindern, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.

Darüber hinaus sollte die Arbeitsstromebene (die am weitesten verbreitete Stromversorgungsebene) des Einzelplatinenbesitzers neben ihrer Masseebene liegen, um die Schaltungsfläche des Leistungsstroms effektiv zu reduzieren.

3. Ob die TOP- und BOTTOM-Schichten der Einzelplatine keine Signalleitungen ≥50MHz haben. Wenn dies der Fall ist, ist es am besten, das Hochfrequenzsignal zwischen den beiden ebenen Schichten zu führen, um seine Abstrahlung des Weltraums zu hemmen.
Single-Layer-Board und Double-Layer-Board-Design:
Für das Design von Single-Layer- und Double-Layer-Platinen sollte hauptsächlich das Design von Schlüsselsignalleitungen und Netzkabeln bezahlt werden. In der Nähe der Stromversorgungsleitung muss eine Erdungsleitung vorhanden sein, um die Fläche des Leistungsstromkreises zu verringern.

Die beiden Seiten der Schlüsselsignalleitung der Single-Layer-Platine sollten „Guide Group Line“ sein, wie in der Abbildung unten gezeigt. Auf der Projektionsebene der Schlüsselsignalleitung der Doppelschichtplatte oder der Plattenverarbeitungsmethode mit der gleichen Schicht sollte ein großflächiger Belag vorhanden sein, und die „Leitgruppenlinie“ sollte wie in der Abbildung gezeigt gestaltet sein. Auf beiden Seiten der Schlüsselsignalleitung kann einerseits die Signalfläche reduziert werden. Darüber hinaus kann es auch String-Störungen zwischen der Signalleitung und anderen Signalkabeln verhindern.

Für das Design von Single-Layer- und Double-Layer-Platinen sollte hauptsächlich das Design von Schlüsselsignalleitungen und Netzkabeln bezahlt werden. In der Nähe der Stromversorgungsleitung muss eine Erdungsleitung vorhanden sein, um die Fläche des Leistungsstromkreises zu verringern.

Die beiden Seiten der Schlüsselsignalleitung der Single-Layer-Platine sollten „Guide Group Line“ sein, wie in der Abbildung unten gezeigt. Auf der Projektionsebene der Schlüsselsignalleitung der Doppelschichtplatte oder der Plattenverarbeitungsmethode mit der gleichen Schicht sollte ein großflächiger Belag vorhanden sein, und die „Leitgruppenlinie“ sollte wie in der Abbildung gezeigt gestaltet sein. Auf beiden Seiten der Schlüsselsignalleitung kann einerseits die Signalfläche reduziert werden. Darüber hinaus kann es auch String-Störungen zwischen der Signalleitung und anderen Signalkabeln verhindern.

Hinweis: Die rote Leitung ist die Schlüsselsignalleitung und die blaue Leitung ist die Masseleitung

Kenntnisse im PCB-Layout
Bei der Gestaltung des Leiterplattenlayouts sollten die Gestaltungsprinzipien der Geraden entlang des Signalflusses möglichst vollständig von der Geraden umschlossen werden. Dadurch kann eine direkte Einkopplung des Signals vermieden und die Signalqualität beeinträchtigt werden. Um Interferenzen und Kopplungen zwischen der Schaltung und den elektronischen Komponenten zu vermeiden, sollten außerdem die Platzierung der Schaltung und das Layout der Komponente wie folgt befolgt werden:
1. Wenn die Schnittstelle auf der Einzelplatine „sauber“ ist, sollten der Filter und die Isolationsvorrichtung auf dem Isolationsband zwischen „sauber“ und dem Arbeitsplatz platziert werden. Dies kann Filter- oder Isolationsvorrichtungen vermeiden, die durch die ebene Schicht miteinander gekoppelt sind, um den Effekt zu schwächen. Außerdem darf auf dem „sauberen Land“ außer Filter- und Schutzgeräten kein anderes Gerät aufgestellt werden.

2. Wenn eine Vielzahl von Modulschaltkreisen auf derselben Leiterplatte platziert werden, sollten digitale Schaltkreise und Simulationsschaltkreise, Hochgeschwindigkeits- und Niedriggeschwindigkeitsschaltkreise getrennt werden, um Interferenzen zwischen digitalen Schaltkreisen, analogen Schaltkreisen, Hochgeschwindigkeitsschaltkreisen und Niedergeschwindigkeitsschaltkreisen zu vermeiden. Geschwindigkeitskreise. Wenn sich auf der Leiterplatte gleichzeitig Schaltkreise mit hoher, mittlerer und niedriger Geschwindigkeit befinden, sollten außerdem die Layoutprinzipien in der folgenden Abbildung befolgt werden, um hochfrequentes Schaltkreisrauschen zu vermeiden, das durch die Schnittstelle abgestrahlt wird.

3. Die Filterschaltung im Eingangsport der Leitungsplatine sollte nahe an der Schnittstelle platziert werden, um eine erneute Kopplung durch die Filterleitung zu vermeiden.

4. Die Filter-, Schutz- und Isolationsvorrichtungen der Schnittstellenschaltung befinden sich in der Nähe der Schnittstellenplatzierung. Wie in der Abbildung unten gezeigt, kann der Effekt des Schützens, Filterns und Isolierens effektiv erreicht werden. Wenn sowohl eine Filterung als auch eine Schutzschaltung an der Schnittstelle vorhanden sind, sollten die Prinzipien von zuerst Schutz und dann Filterung befolgt werden. Da die Schutzschaltung verwendet wird, um eine externe Überspannungs- und Überstromunterdrückung durchzuführen, wird die Filterschaltung durch Überdruck und Überstrom beschädigt, wenn die Schutzschaltung nach der Filterschaltung platziert wird. Darüber hinaus wird die Eingangs- und Ausgangsverdrahtung der Schaltung die Filter-, Isolations- oder Schutzwirkung schwächen, wenn die Schaltung miteinander gekoppelt ist. Beim Layout sollten die Filterschaltung (Filter), die Isolierung und das Eingangs- und Ausgangskabel der Schutzschaltung nicht gekoppelt werden.

5. Empfindliche Schaltkreise oder Geräte (wie Reset-Schaltkreise usw.) sind weit von den Rändern der einzelnen Platine entfernt, insbesondere der Rand der Furnierschnittstelle mindestens 1000 mil.

6. Ein Einheitsschaltkreis oder Gerät mit großen Stromänderungen (z. B. Eingangs- und Ausgangsende des Leistungsmoduls, Lüfter und Relais) sollte in der Nähe platziert werden, um die Schleifenfläche des großen Stromkreises zu reduzieren.

7. Das Filtergerät muss parallel entladen werden, damit der Kreislauf nach dem Filtern nicht wieder gestört wird.

8. Stry, Kristall, Relais, Schaltleistung und andere Geräte mit starker Strahlung sind mindestens 1000 mil vom Veneer-Schnittstellenanschluss entfernt. Auf diese Weise können die Störungen direkt aus dem Kabel abgestrahlt werden oder der Strom wird an die Abstrahlung nach außen gekoppelt.

Regeln für die Leiterplattenverkabelung
Neben der Auswahl und dem Schaltungsdesign von Komponenten ist auch eine gute Leiterplattenverdrahtung (PCB) ein sehr wichtiger Faktor für die elektromagnetische Verträglichkeit. Da PCB der inhärente Bestandteil des Systems ist, bringt eine verbesserte elektromagnetische Kompatibilität in der PCB-Verdrahtung keine zusätzlichen Kosten für die endgültige Fertigstellung des Produkts. Jeder sollte bedenken, dass eine schlechte Leiterplattenverdrahtung eher Probleme mit der elektromagnetischen Verträglichkeit verursachen kann, als diese Probleme zu beseitigen. In vielen Beispielen können diese Probleme nicht gelöst werden, selbst wenn der Filter und die Komponenten hinzugefügt werden. Am Ende musste er die gesamte Platine neu verdrahten. Daher ist die Entwicklung einer guten PCB-Verdrahtungsgewohnheit am Anfang die geldsparendste Methode. Im Folgenden werden einige universelle Regeln der Leiterplattenverdrahtung und die Designstrategien von Netzkabeln, Erdungskabeln und Signalkabeln vorgestellt. Abschließend nach diesen Regeln Verbesserungsmaßnahmen für typische Leiterplattenschaltungen des Luftreglers.

1. Trennung der Verkabelung
Die Funktion der Verdrahtung besteht darin, die Spannungsspitzen und die Rauschkopplung zwischen benachbarten Leitungen in derselben PCB-Schicht zu minimieren. Die 3-W-Spezifikation gibt an, dass alle Signale (Uhren, Videos, Audio, Reset usw.) zwischen Online und Leitung, Kanten, Kanten zu Kanten isoliert werden müssen, wie in Abbildung 10 gezeigt. Um die magnetische Kopplung weiter zu reduzieren, ist der Maßstab in der Nähe des Schlüsselsignals verteilt, um das auf den anderen Signalleitungen erzeugte Kopplungsrauschen zu isolieren.

2. Schutz- und Umleitungslinie
Das Setzen von Umleitungs- und Schutzleitungen ist eine sehr effektive Methode zum Isolieren und Schützen eines Systemtaktsignals in einem System voller Rauschen. In der folgenden Abbildung sind die Parallel- oder Schutzleitungen in der Leiterplatte entlang der Leitung des Schlüsselsignals verteilt. Die Schutzleitung isoliert nicht nur den von anderen Signalleitungen erzeugten Kopplungsmagnetfluss, sondern isoliert auch die Kopplung anderer Signalleitungen von der Kopplung anderer Signalleitungen. Der Unterschied zwischen der Umleitungsleitung und der Schutzleitung besteht darin, dass die Umleitungsleitung nicht verbunden (mit der Erde verbunden) werden muss, aber beide Enden der Schutzleitung mit der Erde verbunden sein müssen. Um die Kopplung weiter zu reduzieren, können die Schutzleitungen in mehrschichtigen Leiterplatten in jedem zweiten Abschnitt zur Erde hinzugefügt werden.

3. Netzkabeldesign
Abhängig von der Größe der Leitungsplatine wird die Breite der Stromleitung so weit wie möglich verdickt, um den Schaltungswiderstand zu verringern. Gleichzeitig stimmt die Richtung des Netzkabels und der Erdungsleitung mit der Richtung der Datenübertragung überein, was dazu beiträgt, die Fähigkeit zu verbessern, Rauschen zu widerstehen. Wenn das Netzkabel in einem Einzelpanel oder Doppelpanel einen langen Weg hat, sollte der Koppelkondensator alle 3000 mil zur Erde hinzugefügt werden, und der Kapazitätswert beträgt 10 UF + 1000 PF.

4. Bodengestaltung
Das Prinzip des Grundliniendesigns ist:
(1) Digital getrennt von der Simulation. Wenn auf der Leitungsplatine sowohl logische als auch verdrahtete Schaltkreise vorhanden sind, sollten diese möglichst getrennt werden. Die Masse des Niederfrequenzkreises sollte als einzelner Punkt verwendet werden und die Masse verbinden. Wenn die tatsächliche Verdrahtung schwierig ist, kann sie teilweise in Reihe geschaltet werden, bevor die Masse angeschlossen wird. Die Hochfrequenzschaltung sollte eine Mehrpunkt-Verbindungsmasse annehmen, die Masseleitung sollte kurz gemietet und gemietet werden, und die Hochfrequenzelemente sollten so weit wie möglich als große Fläche der gitterartigen Bodenfolie verwendet werden.
(2) Die Erdungsleitung sollte so dick wie möglich sein. Wenn das Erdungskabel mit sehr geländegängigen Leitungen verwendet wird, ändert sich das Erdungspotential mit den Änderungen des Stroms, um die Anti-Rausch-Leistung zu verringern. Daher sollte die Erdungsleitung dicker sein, damit sie das Dreifache des zulässigen Stroms auf der Leiterplatte aufnehmen kann. Wenn möglich, sollte die Masseleitung über 2 ~ 3 mm liegen.
(3) Die Masseleitung bildet eine geschlossene Schleife. Die aus digitalen Schaltungen bestehende Leiterplatte kann die Anti-Rausch-Kapazität meistens verbessern.

5. Signalkabeldesign
Wenn bei Schlüsselsignalkabeln die einzelne Platine eine interne Signalführungsschicht hat, sind die Schlüsselsignalleitungen, wie z. B. Uhren, Stoff in der inneren Schicht, und bevorzugte Verdrahtungsschichten werden bevorzugt. Darüber hinaus darf sich die Schlüsselsignalleitung nicht über den Teilungsbereich bewegen können, einschließlich des Abstands der Referenzebene, der durch Löcher und Pads verursacht wird, da dies sonst zu einer Vergrößerung des Signalschleifenbereichs führt. Darüber hinaus sollte die Schlüsselsignalleitung von der Kante der Referenzebene ≥ 3H sein (H ist die Höhe des Linienabstands der Referenzebene), um den Randstrahlungseffekt zu verhindern.

Bei empfindlichen Signalkabeln wie Taktleitungen, Bus- und Hochfrequenzkabeln sowie Reset-Signalkabeln, Chip-Signalleitungen, Systemsteuersignalen und anderen empfindlichen Signalkabeln sollte die Signalleitung von der Schnittstelle ferngehalten werden. Vermeiden Sie daher Interferenzkopplungen auf der Signalleitung mit starker Strahlung zur Signalleitung und strahlen Sie nach außen; Vermeiden Sie die externe Interferenzkopplung von Fremdinterferenzen, die in die Schnittstelle zur empfindlichen Signalleitung gebracht werden und den Systemfehlerbetrieb verursachen.

Für differenzielle Signalkabel sollten sich auf der gleichen Ebene, gleiche und parallele Leitungen befinden, um die Impedanz konsistent zu halten, es gibt keine andere Verlegung zwischen den differenziellen Leitungen. Da die Co-Mode-Impedanz der Differentialleitung gleich ist, kann sie ihre Anti-Interferenz-Fähigkeit verbessern.
Gemäß den obigen Verdrahtungsregeln wird die typische Leiterplattenschaltung des Luftreglers verbessert und optimiert, wie in der folgenden Abbildung gezeigt:

Im Allgemeinen ist die Verbesserung der EMV Design des PCB-Designs ist: Studieren Sie vor der Verdrahtung das Designschema des Rückwegs, es gibt die beste Gelegenheit zum Erfolg, der das Ziel erreichen kann, die EMI-Strahlung zu reduzieren. Und bevor man für die eigentliche Verdrahtung, Wechsel der Verdrahtungsebene etc. kein Geld ausgeben muss, ist der günstigste Ansatz zur Verbesserung EMV.

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Tags:EFT61000-4 , EMI-9KB , ESD61000-2 , SG61000-5