EMC設計基石:良好的電氣與PCB設計
發布時間:2014-07-12 責任編輯:sherryyu
【導讀】電磁兼容PCB設she計ji的de關guan鍵jian技ji術shu是shi對dui電dian磁ci幹gan擾rao源yuan的de研yan究jiu,從cong電dian磁ci幹gan擾rao源yuan處chu控kong製zhi其qi電dian磁ci發fa射she是shi治zhi本ben的de方fang法fa。控kong製zhi幹gan擾rao源yuan的de發fa射she,除chu了le從cong電dian磁ci幹gan擾rao源yuan產chan生sheng的de機ji理li著zhe手shou降jiang低di其qi產chan生sheng電dian磁ci噪zao聲sheng的de電dian平ping外wai,還hai需xu廣guang泛fan地di應ying用yong屏ping蔽bi、濾波和接地技術。EMC的主要PCB設計技術包括電磁屏蔽方法、電路的濾波技術以及應特別注意的接地元件搭接的接地PCB設計。
PCB板中的EMC設計應是任何電子器件和係統綜合PCB設計的一部分,它遠比試圖使產品達到EMC的其他方法更節約成本。電磁兼容PCB設she計ji的de關guan鍵jian技ji術shu是shi對dui電dian磁ci幹gan擾rao源yuan的de研yan究jiu,從cong電dian磁ci幹gan擾rao源yuan處chu控kong製zhi其qi電dian磁ci發fa射she是shi治zhi本ben的de方fang法fa。控kong製zhi幹gan擾rao源yuan的de發fa射she,除chu了le從cong電dian磁ci幹gan擾rao源yuan產chan生sheng的de機ji理li著zhe手shou降jiang低di其qi產chan生sheng電dian磁ci噪zao聲sheng的de電dian平ping外wai,還hai需xu廣guang泛fan地di應ying用yong屏ping蔽bi(包括隔離)、濾波和接地技術。EMC的主要PCB設計技術包括電磁屏蔽方法、電路的濾波技術以及應特別注意的接地元件搭接的接地PCB設計。
關於PCB板中的EMC設計。首先,優秀的EMC設計的基礎是良好的電氣和機械PCB設計原則的應用。這其中包括可靠性考慮,比如在可接受的容限內PCB設計規範的滿足、好的組裝方法以及各種正在開發的測試技術。一般來說,驅動當今電子設備的裝置要安裝在PCB上。這些裝置由具有潛在幹擾源以及對電磁能量敏感的元件和電路構成。因此,PCB的EMC設計是EMC設計中的下一個最重要的問題。有源元件的位置、印製線的走線、阻抗的匹配、接地的PCB設計以及電路的濾波均應在EMC設計時加以考慮。一些PCB元件還需要進行屏蔽。再次,內部電纜一般用來連接PCB或其他內部子組件。因此,包括走線方法和屏蔽的內部電纜EMC設計對於任何給定器件的整體EMC來說是十分重要的。在PCB的EMC設計和內部電纜PCB設計完成以後,應特別注意機殼的屏蔽PCB設計和所有縫隙、穿孔和電纜通孔的處理方法。最後,還應著重考慮輸入和輸出電源以及其他電纜的濾波問題。
屏蔽主要是運用各導電材料,製造成各種殼體與大地相連接,作用是切斷通過空間的靜電耦合、感應耦合或交變電磁場耦合形成的電磁噪聲傳播途徑,隔離主要運用繼電器、隔(ge)離(li)變(bian)壓(ya)器(qi)或(huo)光(guang)電(dian)隔(ge)離(li)器(qi)等(deng)器(qi)件(jian)來(lai)切(qie)斷(duan)電(dian)磁(ci)噪(zao)聲(sheng)以(yi)傳(chuan)導(dao)形(xing)式(shi)的(de)傳(chuan)播(bo)途(tu)徑(jing),其(qi)特(te)點(dian)是(shi)將(jiang)兩(liang)部(bu)分(fen)電(dian)路(lu)的(de)地(di)線(xian)係(xi)統(tong)分(fen)隔(ge)開(kai)來(lai),切(qie)斷(duan)通(tong)過(guo)阻(zu)抗(kang)進(jin)行(xing)耦(ou)合(he)的(de)可(ke)能(neng)。屏(ping)蔽(bi)效(xiao)能(neng)越(yue)高(gao),每(mei)增(zeng)加(jia)20dB的難度越大。民用設備的機箱一般僅需要40dB左右的屏蔽效能,而軍用設備的機箱一般需要60dB以上的屏蔽效能。具有較高導電、導磁特性的材料可以作為屏蔽材料。常用的屏蔽材料有鋼板、鋁板、鋁箔、銅板、銅箔等。隨著對民用產品電磁兼容性要求的嚴格化,越來越多的廠家采取在塑料機箱上鍍鎳或銅的方法來實現屏蔽。
濾lv波bo是shi將jiang信xin號hao中zhong特te定ding波bo段duan頻pin率lv濾lv除chu的de技ji術shu,為wei電dian磁ci噪zao聲sheng提ti供gong一yi低di阻zu抗kang的de通tong路lu,以yi達da到dao抑yi製zhi電dian磁ci幹gan擾rao的de目mu的de。切qie斷duan幹gan擾rao沿yan信xin號hao線xian或huo電dian源yuan線xian傳chuan播bo的de路lu徑jing,與yu屏ping蔽bi共gong同tong構gou成cheng完wan善shan的de幹gan擾rao防fang護hu。例li如ru,電dian源yuan濾波器對50Hz的電源頻率呈現高阻抗,而對電磁噪聲頻譜呈現低阻抗。按照濾波對象的不同,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。按照濾波的頻帶,濾波器可以分為低通、高通、帶通、帶阻四類濾波器。
其實無論是信息技術設備,還是無線電電子、dianqichanpin,doushixuyaoyoudianyuangongdiande。dianyuanfenweiwaidianyuanheneidianyuan,dianyuanshidianxingdeyeshiweihaiyanzhongdedianciganraoyuan。rudianwangdechongji,jianfengdianyakegaodaqianfuyishang,huigeishebeihuoxitongdailaihuimiexingdepohuai。lingwai,dianyuanganxianshiduozhongganraoxinhaoqinrushebeidetujing。yinci,dianyuanxitong,tebieshikaiguandianyuandeEMC設計,是部件級PCB設計的重要環節。其措施多種多樣,諸如供電電纜直接從電網總閘引出,電網引出的交流經穩壓、低通濾波、電源變壓器繞組間的隔離、屏蔽以及浪湧抑製和過壓過流保護等。接地包括接地、信號接地等。接地體的PCB設計、地線的布置、接(jie)地(di)線(xian)在(zai)各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)頻(pin)率(lv)下(xia)的(de)阻(zu)抗(kang)等(deng),不(bu)僅(jin)涉(she)及(ji)產(chan)品(pin)或(huo)係(xi)統(tong)的(de)電(dian)氣(qi)安(an)全(quan),而(er)且(qie)關(guan)聯(lian)著(zhe)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)和(he)其(qi)測(ce)量(liang)技(ji)術(shu)。良(liang)好(hao)的(de)接(jie)地(di)可(ke)以(yi)保(bao)護(hu)設(she)備(bei)或(huo)係(xi)統(tong)的(de)正(zheng)常(chang)操(cao)作(zuo)以(yi)及(ji)人(ren)身(shen)安(an)全(quan),可(ke)以(yi)消(xiao)除(chu)各(ge)種(zhong)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)和(he)雷(lei)擊(ji)等(deng)。所(suo)以(yi)接(jie)地(di)PCB設計是非常重要的,但也是難度較大的課題。地線的種類很多,有邏輯地、信號地、屏蔽地、保護地等。接地的方式也可分單點接地、多點接地、混合接地和懸浮地等。理想的接地麵應為零電位,各接地點之間無電位差。但實際上,任何“地”或(huo)接(jie)地(di)線(xian)都(dou)有(you)電(dian)阻(zu)。當(dang)有(you)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)時(shi),就(jiu)會(hui)產(chan)生(sheng)壓(ya)降(jiang),使(shi)地(di)線(xian)上(shang)的(de)電(dian)位(wei)不(bu)為(wei)零(ling),兩(liang)個(ge)接(jie)地(di)點(dian)之(zhi)間(jian)就(jiu)會(hui)存(cun)在(zai)地(di)電(dian)壓(ya)。當(dang)電(dian)路(lu)多(duo)點(dian)接(jie)地(di),並(bing)有(you)信(xin)號(hao)聯(lian)係(xi)時(shi),就(jiu)將(jiang)構(gou)成(cheng)地(di)環(huan)路(lu)幹(gan)擾(rao)電(dian)壓(ya)。因(yin)此(ci),接(jie)地(di)技(ji)術(shu)十(shi)分(fen)講(jiang)究(jiu),如(ru)信(xin)號(hao)接(jie)地(di)與(yu)電(dian)源(yuan)接(jie)地(di)要(yao)分(fen)開(kai),複(fu)雜(za)電(dian)路(lu)采(cai)用(yong)多(duo)點(dian)接(jie)地(di)和(he)公(gong)共(gong)地(di)等(deng)。
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