Probleme der EMV-Technologieanwendung im PCB-Design elektronischer Geräte und die Strategien

Bei der nachhaltigen Entwicklung des Designs und der Herstellung von ICs (integrierte Schaltungen) spielt die Hervorhebung einiger Probleme wie Signalübertragungsverzögerung und Rauschen eine Rolle bei der Beeinflussung der Signalintegrität. Daher muss den Problemen im Prozess des PCB-Designs genügend Aufmerksamkeit geschenkt werden, und der Prozessfluss von elektronischen Produkten muss überwacht werden, wie z. Außerdem sollte das PCB-Design einigen Verbesserungen unterzogen werden, um diese herausragenden Probleme im Rahmen des traditionellen Designmoduls zu lösen und die sinnvolle Anwendung der EMV-Technologie (elektromagnetische Kompatibilität) zu realisieren. Dieser Artikel behandelt hauptsächlich die Anwendungsstrategien der EMV-Technologie im PCB-Design für elektronische Geräte.

EMC-Überblick und Probleme

EMV bezieht sich auf eine Art von Fähigkeit, dass Geräte oder Systeme in der Lage sind, normal zu funktionieren, ohne durch elektromagnetische Interferenzen gestört zu werden, und dass sie sich weigern, elektromagnetische Störungen für irgendeinen Teil in der Schaltungsumgebung bereitzustellen.

Beim Entwerfen von Leiterplatten für elektronische Geräte tritt das Problem der Signalstörung normalerweise mit der Vielfalt der Signalstörungsquellen auf. Daher trägt die EMV-Technologie mit Funktionen wie Isolierung, Filterung, Abschirmung und Erdung während der Signalübertragung dazu bei, das gesamte PCB-Designniveau zu verbessern.

Bei der Anwendung der EMV-Technologie muss die Qualität der Komponenten getestet werden, um die Gesamtanwendungswirkung zu erhöhen. Speziell im Prozess des EMV-Anlagenbaus müssen die von der EMV-Technik betroffenen Komponenten durch experimentelle Ansätze auf Spannungsfestigkeit und Belastbarkeit geprüft werden. In der Zwischenzeit sollte bei der experimentellen Inspektion auf die Integrität prominenter Probleme und eine angemessene Behandlung des Verfahrens der Komponentenanwendung geachtet werden.

Zu den wichtigsten EMV-Problemen beim PCB-Design gehören Leitungsstörungen, Nebensprechstörungen und Strahlungsstörungen.

• Leitungsstörungen

Leitungsstörungen beeinflussen andere Schaltungen durch Leitungsentkopplung und Gleichtaktimpedanzentkopplung. Beispielsweise dringt Rauschen über einen Stromkreis in ein System ein, dessen unterstützende Schaltkreise durch das Rauschen beeinflusst werden.

Abbildung 1 zeigt die Rauschentkopplung durch Gleichtaktimpedanz. Sowohl Stromkreis 1 als auch Stromkreis 2 erhalten die Versorgungsspannung und die Masseschleife über dieselbe Leitung. Wenn die Spannung einer der Schaltungen plötzlich verbessert werden muss, wird die andere Schaltung aufgrund der gemeinsamen Leistung und der Impedanz zwischen zwei Schleifen abnehmen.

• Nebensprechstörungen

Nebensprechstörung bezeichnet die Störung von einer Signalleitung auf eine benachbarte Signalleitung, die normalerweise auf dem benachbarten Stromkreis und Leiter stattfindet und eine gegenseitige Kapazität und eine gegenseitige Impedanz zwischen Stromkreis und Leiter aufweist. Beispielsweise hat eine Streifenleitung auf einer Leiterplatte ein Signal mit niedrigem Pegel, und wenn parallele Drähte länger als 10 cm sind, kommt es zu Übersprechen. Da Übersprechen durch ein elektrisches Feld durch gegenseitige Kapazität, durch ein magnetisches Feld durch eine gegenseitige Impedanz hervorgerufen werden kann, besteht das erste und wichtigste Problem darin, zu bestimmen, welche Entkopplung die Hauptrolle spielt, die elektrische Feldentkopplung (gegenseitige Kapazität) oder die magnetische Feldentkopplung (gegenseitige Impedanz). Als Referenz kann das Produkt aus Leistungsimpedanz und Empfängerimpedanz angesehen werden, das von der Konfiguration zwischen Schaltungen und Frequenz abhängt.

Produkt	Hauptentkopplung
<300 2	Magnetfeld
>1000 2	Stromfeld
>300 2 , <1000 2	Magnetisches oder elektrisches Feld

• Strahlungsinterferenz

Strahlungsinterferenz bezieht sich auf die Interferenz, die durch die Strahlung verursacht wird, die von freien elektromagnetischen Wellen freigesetzt wird. Die Strahlungsstörung in PCB bezieht sich auf die Gleichtaktstrahlungsstörung zwischen Kabeln und inneren Leitungen. Wenn elektromagnetische Wellen auf Übertragungsleitungen scheinen, entsteht ein Entkopplungsproblem vom elektrischen Feld zu Leitungen mit verteilten kleinen Spannungsquellen, die in CM (Common Mode) und DM (Differential Mode) klassifiziert sind. CM-Strom bezieht sich auf den Strom von zwei Leitern mit nahezu gleicher Amplitude und gleicher Phasenlage, während sich DM-Strom auf den Strom von zwei Leitern mit gleicher Amplitude, aber entgegengesetzter Phasenlage bezieht.

EMV-Anwendungsstrategien im PCB-Design elektronischer Geräte

• ESD-Schutz (elektrostatische Entladung)

Beim Entwerfen von Leiterplatten elektronischer Geräte wirkt sich ESD auf die Stabilität des Stromflusses durch direkte Leitung oder Induktivitätsentkopplung aus, was zur Notwendigkeit eines ESD-Schutzes führt, um die Anforderungen der Entwicklung der elektronischen Produktion zu erfüllen. PCB-Designer elektronischer Geräte müssen sicherstellen, dass die EMV-Technologie in den Prozess des PCB-Designs elektronischer Geräte integriert ist. Das heißt, bei der Entwicklung neuer elektronischer Produkte sollten durchkontaktierte Löcher auf der Leiterplatte positioniert werden, und bei der Konstruktion von durchkontaktierten Löchern sollte der äußere Stromkreis auf der Metallhülle mit dem inneren Stromkreis und festen Schrauben verbunden werden am Anschluss montiert werden. Das ultimative Ziel ist es, eine hervorragende innere-äußere Äquipotentialumgebung zu schaffen, um die Hervorhebung von ESD zu vermeiden, die zu einem Schaltkreisausfall führen wird. Zum Beispiel betonen einige Arten elektronischer Geräte die Anwendung von EMV-Technologie und 6 plattierte Durchgangslöcher sollten angeordnet werden, um die hervorragende Verbindung zwischen innerem Schaltkreis und LCD-Gehäuse sicherzustellen, so dass das gesamte PCB-Design wesentlich verbessert wurde. Außerdem sind bei dieser Art von elektronischen Geräten ESD-Schutzkomponenten an der Stelle des Signaleingangs und -ausgangs angeordnet, und ein elektrostatischer Ring wurde daran montiert, um das Hervortreten von ESD zu vermeiden, das möglicherweise die Stabilität des Stromkreisbetriebs verringert.

• Konfiguration des Entkopplungskondensators

Im Prozess des PCB-Designs elektronischer Geräte spielt das Stromversorgungssystem eine wichtige Rolle bei der Beeinflussung der Signalintegrität, daher muss die Anwendung der EMV-Theorie betont werden. Bei der Konfiguration des Entkopplungskondensators kann ein Schaltungsbetrieb simuliert werden, während dessen das Rauschinterferenzphänomen gemeistert werden kann, so dass das Rauschproblem effektiv kontrolliert werden kann. In der Zwischenzeit müssen Techniker bei der Entkopplungskondensatorkonfiguration den Kapazitätseingangsanschluss des Leistungsfilters streng prüfen, der im Bereich von 10 bis 100 F gehalten werden sollte, um die Bedingungen der EMV-Technologie zu erfüllen. Außerdem sollte die Systemfrequenz auf weniger als 15 MHz geregelt werden, um das Anwendungsniveau elektronischer Geräte zu erhöhen, und die Entkopplungskondensatorkonfiguration sollte an der Stelle des integrierten Chips positioniert werden.

• Thermisches Design

Das thermische Design ist eines der wichtigsten Elemente, die die Leistung elektronischer Geräte beeinflussen. Unter dem Einfluss von Wärmestrahlung und Belüftung muss der Abstand zwischen Komponenten und Wärmequelle innerhalb des Standardbereichs kontrolliert werden, und der Wärmegrad von Komponenten muss von Zeit zu Zeit bei der Montage von Komponenten wie Kondensatoren überprüft werden. Achten Sie außerdem bei der Montage von Komponenten mit hoher Leistung darauf, diese Komponenten auf den PCBs zu platzieren, damit das beste thermische Design ausgeführt werden kann, um das gesamte PCB-Designniveau zu erhöhen.

• Gestaltung von Linienlänge und -breite

Beim EMV-Design von Leiterplatten für elektronische Geräte stehen Leitungsbreite und -länge in direktem Zusammenhang mit der Signalübertragungseffizienz. PCB-Designer sollten insbesondere den Übertragungsverzögerungseffekt genau untersuchen, auf dessen Grundlage das beste Schaltungsdesign erreicht werden kann. Der Induktivitätseffekt des gedruckten Kabels führt zu Interferenzen, und die Länge des gedruckten Kabels ist proportional zum Interferenzeffekt. Daher sollte das gedruckte Kabel in einem kurzen und breiten Zustand kontrolliert werden, um den sich entwickelnden Anforderungen neuer elektronischer Geräte gerecht zu werden. Beispielsweise wird bei der Entwicklung einiger elektronischer Geräte das Design der Leitungslänge und -breite vollständig berücksichtigt, sodass der 9. Pin XIN von EM78860 an der Position des Oszillators und die Leitung an der Stelle von DL16521 platziert wird kurz gehalten, was insgesamt das EMV-Designniveau erhöht. Daher ist es äußerst notwendig, die Verwissenschaftlichung und Rationalisierung von Leitungslänge und -breite zu betonen, um die Entwicklungsanforderungen für neue elektronische Geräte vollständig zu erfüllen.

Basierend auf der schnellen Entwicklung elektronischer Geräte hat das PCB-Design mehr Aufmerksamkeit auf die hohe Effizienz und Stabilität von PCBs gelenkt, was zu einer Betonung der Rolle der EMV-Technologie führt. Die herausragenden Probleme der EMV-Technologie sollten aus der Perspektive des Designs von Leitungslänge und -breite, Entkopplungskondensatorkonfiguration und ESD behandelt werden, um den besten Designeffekt zu erzielen, auf dessen Grundlage die wesentliche Entwicklung des Designs elektronischer Geräte vorangetrieben wird.

Hilfreiche Ressourcen:
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