Problemas da EMC no design do PCB

Oct 15, 2021

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Com o aumento da velocidade de roteamento do PCB, o design de compatibilidade eletromagnética é um problema que nossos engenheiros eletrônicos têm que considerar. Diante de um design, ao realizar uma análise emc de um produto e design, os seguintes cinco atributos importantes precisam ser considerados:

(1) Tamanho do dispositivo chave: o tamanho físico do dispositivo emissor que gera radiação. A corrente de radiofrequência (RF) gerará um campo eletromagnético, que vazará através da caixa e deixará a caixa. O comprimento do traço no PCB como um caminho de transmissão tem um impacto direto na corrente de RF.

(2) Correspondência de impedância: a impedância da fonte e do receptor e a impedância de transmissão entre os dois.

(3) As características de tempo do sinal de interferência: É o problema um evento contínuo (sinal periódico) ou existe apenas em um ciclo de operação específico (por exemplo, uma única operação de chave ou interferência de alimentação, operação periódica da unidade de disco ou transmissão de estouro de rede).

(4) A força do sinal de interferência: quão forte é o nível de energia da fonte e quanto potencial ele tem para produzir interferência prejudicial.

(5) Características de frequência do sinal de interferência: Use um analisador de espectro para observar a forma de onda, e onde o problema observado está no espectro, é fácil encontrar o problema.


Além disso, alguns hábitos de design de circuitos de baixa frequência precisam de atenção. Por exemplo, meu aterramento de ponto único habitual é muito adequado para aplicações de baixa frequência, mas mais tarde foi encontrado inadequado para ocasiões de sinal RF porque há mais problemas de EMI em ocasiões de sinal RF. Acredita-se que alguns engenheiros apliquem aterramento de ponto único a todos os projetos de produtos sem perceber que o uso deste método de aterramento pode causar problemas de compatibilidade eletromagnética mais ou mais complicados.


Devemos também prestar atenção à direção do fluxo de corrente dentro dos componentes do circuito. Com o conhecimento do circuito, sabemos que a corrente flui de um lugar onde a tensão é alta para um lugar onde a tensão é baixa, e a corrente sempre flui em um circuito de circuito fechado através de um ou mais caminhos, por isso um loop mínimo e uma lei muito importante. Para as direções em que a corrente de interferência é medida, os traços do PCB são modificados para que não afete a carga ou circuitos sensíveis. As aplicações que requerem um caminho de alta impedância desde a fonte de alimentação até a carga devem considerar todos os caminhos possíveis através dos quais a corrente de retorno pode fluir.


Há também o problema do roteamento do PCB. A impedância de um fio ou traço inclui resistência R e reação indutiva. Em altas frequências, a impedância não tem reação capacitiva. Quando a frequência de rastreamento é superior a 100kHz, o fio ou traço torna-se indutor. Fios ou traços que funcionam acima do áudio podem se tornar antenas de radiofrequência. Na especificação EMC, fios ou traços não são permitidos trabalhar abaixo de λ/20 de uma determinada frequência (o comprimento de design da antena é igual a λ/4 ou λ/2 de uma determinada frequência). Quando o design não é cuidadoso, a fiação se torna uma antena de alto desempenho, o que torna a depuração posterior mais difícil.


Por fim, fale sobre o layout do PCB. Primeiro, considere o tamanho do PCB. Quando o tamanho do PCB é muito grande, a capacidade anti-interferência do sistema diminuirá e o custo aumentará com o aumento dos traços, e o tamanho muito pequeno facilmente causará dissipação de calor e problemas de interferência mútua. Em segundo lugar, determine a localização de componentes especiais (como componentes do relógio) (é melhor que os traços do relógio não sejam aterrados e não caminhem acima e abaixo das linhas de sinal chave para evitar interferências). Terceiro, layout do PCB como um todo de acordo com a função circuito. No layout do componente, os componentes relacionados devem estar o mais próximos possível, para que um melhor efeito anti-interferência possa ser obtido.


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