Эффективные стратегии ЭМС для проектирования печатных плат в электронных устройствах

В устойчивом развитии проектирования и производства интегральных схем (ИС) выдающиеся проблемы, такие как задержка передачи сигналов и шум, играют роль в влиянии на целостность сигналов. Поэтому достаточное внимание должно быть уделено проблемам в процессе проектирования печатных плат, и технологический процесс электронных продуктов должен контролироваться, такие как этапы пробного производства и производства. Кроме того, проектирование печатных плат должно претерпеть некоторые улучшения для решения этих выдающихся проблем под традиционным модулем дизайна и для реализации разумного применения технологии ЭМС (электромагнитная совместимость). Эта статья в основном обсуждает стратегии применения технологии ЭМС в проектировании печатных плат для электронных устройств.

Обзор ЭМС и проблемы

ЭМС относится к типу способности, при которой устройства или системы способны работать нормально без помех электромагнитных помех и отказывать в предоставлении электромагнитных помех любой части в цепевой среде.

При проектировании печатных плат электронных устройств проблема сигнальных помех обычно возникает с разнообразием источников помех сигналов. Поэтому в процессе передачи сигналов технология ЭМС с функциями изоляции, фильтрации, экранирования и заземления поможет улучшить общий уровень дизайна печатных плат.

В процессе применения технологии ЭМС, для увеличения общего эффекта применения, качество компонентов должно быть протестировано. Конкретно, в процессе построения системы ЭМС, компоненты, касающиеся технологии ЭМС, должны быть протестированы в терминах способности выдерживать напряжение и емкости через экспериментальные подходы. В то же время, в процессе экспериментального осмотра, внимание должно быть уделено целостности выдающихся проблем и подходящему обращению в процессе применения компонентов.

В проектировании печатных плат основные проблемы ЭМС включают проводимые помехи, перекрестные помехи и излучаемые помехи.

• Проводимые помехи

Проводимые помехи влияют на другие цепи через развязку выводов и развязку импеданса общего режима. Например, шум входит в систему через цепь питания, чьи поддерживающие цепи будут влияться шумом.

Рисунок 1 показывает развязку шума через импеданс общего режима. И Схема 1, и Схема 2 получают напряжение питания и заземляющую петлю через тот же вывод. Если напряжение любого из схем внезапно нуждается в улучшении, другая схема уменьшится из-за общего питания и импеданса между двумя петлями.

• Перекрестные помехи

Перекрестные помехи относятся к помехам от одной сигнальной линии к смежной сигнальной линии, что обычно происходит на смежной цепи и проводнике и обладает взаимной емкостью и взаимным импедансом между цепью и проводником. Например, полосовая линия на печатной плате имеет низкоуровневый сигнал, и когда параллельные провода длиннее 10 см, перекрестные помехи возникнут. Поскольку перекрестные помехи могут быть вызваны электрическим полем через взаимную емкость, магнитным полем через взаимный импеданс, первая и главная проблема — определить, какая развязка играет главную роль: электрическое поле (взаимная емкость) или магнитное поле (взаимный импеданс). Произведение импеданса питания и импеданса приемника может рассматриваться как референс, которое зависит от конфигурации между схемами и частоты.

Произведение	Главная развязка
<3002	Магнитное поле
>10002	Электрическое поле
>3002, <10002	Магнитное или Электрическое поле

• Излучаемые помехи

Излучаемые помехи относятся к помехам, вызванным излучением, выпущенным свободной электромагнитной волной. Излучаемые помехи в печатной плате относятся к помехам общего режима излучения между кабелями и внутренними линиями. Когда электромагнитная волна светит на линии передачи, проблема развязки возникнет от электрического поля к линиям с распределенными малыми источниками напряжения, классифицированными в CM (общий режим) и DM (дифференциальный режим). Ток CM относится к току от двух выводов, имеющих почти эквивалентную амплитуду и эквивалентную фазовую позицию, в то время как ток DM относится к току от двух выводов, имеющих эквивалентную амплитуду, но противоположные фазовые позиции.

Стратегии применения ЭМС в проектировании печатных плат электронных устройств

• Защита от электростатического разряда (ESD Protection)

При проектировании печатных плат электронных устройств ESD влияет на стабильность текущего запуска посредством прямой проводимости или индуктивной развязки, что приводит к необходимости защиты ESD для удовлетворения требований разработки электронного производства. Проектировщики печатных плат электронных устройств должны обеспечить, чтобы технология ЭМS была вкоренена в процессе проектирования печатных плат электронных устройств. То есть, в процессе разработки новых электронных продуктов, металлизированные отверстия должны быть позиционированы на печатной плате, и в процессе проектирования металлизированных отверстий, внешняя цепь на металлическом корпусе должна быть соединена с внутренней цепью, и фиксирующие винты должны быть собраны на соединении. Конечная цель — установить отличную внутренне-внешнюю равнопотенциальную среду для избежания выдающегося ESD, который приведет к отказу схемы. Например, некоторые типы электронных устройств подчеркивают применение технологии ЭМС и 6 металлизированных отверстий должны быть размещены для обеспечения отличного соединения между внутренней цепью и корпусом LCD, так что общий дизайн печатной платы был существенно улучшен. Кроме того, этот тип электронных устройств размещает компоненты защиты ESD в месте ввода и вывода сигналов, и электростатическое кольцо собрано к нему, чтобы избежать выдающегося ESD, который возможно снижает стабильность работы схемы.

• Конфигурация развязывающих конденсаторов

В процессе проектирования печатных плат электронных устройств система питания играет важную роль в влиянии на целостность сигналов, поэтому применение теории ЭМС должно быть подчеркнуто. В процессе конфигурации развязывающих конденсаторов, работа схемы может быть симулирована, в течение которой феномен шумовых помех может быть освоен, так что проблема шума может быть эффективно контролирована. В то же время, в процессе конфигурации развязывающих конденсаторов, техники требуются строго осматривать входной терминал фильтрующего конденсатора питания, который должен поддерживаться в диапазоне 10–100 Фарад для выполнения условий технологии ЭМС. Кроме того, системная частота должна контролироваться менее 15 МГц для увеличения уровня применения электронных устройств, и конфигурация развязывающих конденсаторов должна быть позиционирована в месте интегрального чипа.

• Термическое проектирование

Термическое проектирование — один из самых важных элементов, влияющих на производительность электронных устройств. Под влиянием теплового излучения и вентиляции, расстояние между компонентами и источником тепла должно контролироваться в стандартном диапазоне, и степень тепла компонентов должна осматриваться время от времени в процессе сборки компонентов, таких как конденсаторы. Более того, при сборке компонентов с высокой мощностью, убедитесь, что эти компоненты размещены на верху печатных плат, чтобы лучшее термическое проектирование могло быть выполнено для увеличения общего уровня дизайна печатных плат.

• Проектирование длины и ширины линий

В процессе ЭМС дизайна печатных плат электронных устройств, ширина и длина линий имеют прямые отношения с эффективностью передачи сигналов. Проектировщики печатных плат должны особенно тщательно изучать эффект задержки передачи, основанный на котором лучший дизайн схемы может быть достигнут. Эффект индуктивности печатного проводника приводит к помехам, и длина печатного проводника пропорциональна эффекту помех, поэтому печатный проводник должен контролироваться в коротком и широком состоянии для удовлетворения развивающегося требования новых электронных устройств. Например, в процессе разработки некоторых типов электронных устройств, дизайн длины и ширины линий принимается во полное внимание, так что 9-й вывод XIN EM78860 размещается в позиции осциллятора, и проводник в месте DL16521 держат коротким, все это увеличивает общий уровень ЭМС дизайна. Поэтому крайне необходимо подчеркивать научность и рациональность длины и ширины линий для полного удовлетворения развивающегося требования новых электронных устройств.

На основе быстрого развития электронных устройств, проектирование печатных плат вызвало больше внимания к высокой эффективности и стабильности печатных плат, что приводит к акцентированию роли технологии ЭМС. Выдающиеся проблемы, касающиеся технологии ЭМС, должны быть решены с перспектив дизайна длины и ширины линий, конфигурации развязывающих конденсаторов и ESD для достижения лучшего эффекта дизайна, основанного на котором существенное развитие дизайна электронных устройств будет толкнуто вперед.

Полезные ресурсы:
• Самый полный обзор инструментов автоматизации EMI и EMC
• Влияние разводки печатных плат на ЭМС производительность электронного продукта
• Обеспечение успеха с первого раза в ЭМС дизайне печатных плат
• Правила разделения печатных плат для улучшения ЭМС
• Обсуждение питания и земли в электромагнитной совместимости печатных плат
• Полнофункциональный сервис производства печатных плат от PCBCart — множественные ценности
• Продвинутый сервис монтажа печатных плат от PCBCart — от 1 штуки