Drei Designüberlegungen zur Sicherstellung der EMV von Laptop-PCB

Bei Laptop-Leiterplatten wird im Allgemeinen eine 6-Lagen- oder 8-Lagen-Leiterplatte gewählt. Aus Kostengründen ist 6-Lagen-PCB jedoch eine optimale Wahl für PCB-Designer. Leider hat das EMV-Design (elektromagnetische Verträglichkeit) für 6-Lagen-PCB Platinendesigner geplagt.

Das Laptop-Entwicklungsdesign ist ein so komplexes Verfahren, dass das EMV-Design von Anfang bis Ende sorgfältig durchdacht werden muss. Tatsächlich hängt eine optimale EMV-Leistung von drei Schlüsselüberlegungen ab, die in diesem Artikel vorgestellt und ausführlich erörtert werden.

Erste Überlegung:Schemadesign

Während des Designs von Laptop-PCBs besteht der erste Schritt darin, das Schemadesign zu implementieren, d. h. die Gesamtanordnung und Makroverteilung der Produkte müssen vor der authentischen Entwicklung bestimmt werden, einschließlich der Chip- und Lochpositionen. Anschließend führt der EMV-Ingenieur eine EMV-Bewertung durch, um die Chippositionen und Lochanforderungen anzupassen, damit sie den EMV-Anforderungen entsprechen, z. B. Brückenpositionen und Taktchipposition und -verfolgung. Zur besseren EMV-Bewertung kann eine Laptop-Leiterplattenskizze gezeichnet werden.

Die EMV-Bewertung umfasst hauptsächlich die folgenden Aspekte:
• Verfolgung von Position und Routing. Die Verlegung der Verbindungskabel zwischen LCD und Motherboard oder die Verlegung der FFC-FPC-Anschlüsse sollte überprüft werden.
• Inspektion der PCB-Höhenbegrenzung. Hochgeschwindigkeits-Signalkabel können nicht im Null-Höhe-Bereich angeordnet werden, was sich auf Leiterplatten und Umgebungskonfigurationen bezieht. Umgebungskonfigurationen enthalten HDD, ODD usw.
• Inspektion des Abschirmbereichs des Gehäuses. Hochgeschwindigkeits-Signalleitungen können nicht in exponierten Bereichen oder Bereichen mit Split angeordnet werden, da sie die Abschirmeffizienz wie Tastaturposition, Speicherabdeckung usw. verringern.
• Prüfung der Laptopabdeckung. Beinhaltet Hardwareabdeckung und Speicherabdeckung, sodass der Erdungspunkt alle 30 mm mit der Gehäuseabschirmung verbunden werden kann.
• Erdung kleiner Leiterplatten bei jeder Geräteinspektion - Eine perfekte Verbindung sollte zwischen kleinen Leiterplatten in jeder Einheit und Masse durch Schrauben gewährleistet sein um große Erdungsimpedanzen zu vermeiden und Rauschsignale daran zu hindern, in den Weltraum zu strahlen.
• Für einige spezialisierte Schaltkreise sollte ein reservierter Erdungspunkt beibehalten werden, um eine niedrige Erdungsimpedanz zu gewährleisten.
• Inspektion des Netzrauschbereichs. Die Instabilität des Leistungsbereichs führt zum Ausfall des gesamten Designs oder bringt Chips weit von der Stabilität weg, indem sie jedem Chip mit erzeugter Störung instabile Leistung liefert.
• Eine Regel mit der größten Bedeutung ist das Layout der führenden Chips auf der Leiterplatte und ihr Verfolgungstrend sollte bestätigt und geprüft werden.

Zweite Überlegung:PCB-Design

Das PCB-Design ist ein so wichtiger Bestandteil der EMV-Bemühungen, dass ein exzellentes PCB-Design die Voraussetzung für eine optimale EMV-Leistung ist. Das PCB-Design ohne Berücksichtigung der EMV ist zweifellos eine Verschwendung von Geld und Zeit. Die erste Frage, die sich ein PCB-Design stellen sollte, ist, wie elektromagnetische Interferenzen (EMI) erzeugt und warum sie übertragen werden. Ein optimales PCB-Design wird nicht erreicht, wenn nicht beide Fragen genau beantwortet werden. Antworten auf diese Fragen werden im folgenden Teil dieses Artikels erörtert. Eine ideale Regel für das PCB-Design lautet:Die EMV muss am Anfang des Designs berücksichtigt werden, und die Rationalität des Designs sollte eingehalten werden. Darüber hinaus wird am besten eine Verfolgungstechnologie mit geringen Kosten angewendet. Zu den detaillierten Designregeln für Leiterplatten gehören:
• Hochgeschwindigkeits-Signalkabel dürfen nicht unter Steckverbindern verlegt werden, und der Stromkreis sollte weit von Steckverbindern entfernt sein.
• Hochgeschwindigkeits-Signalkabel können nicht verlegt werden am Rand der Leiterplatte auf jeder Ebene und der Abstand zwischen dem Rand der Leiterplatte und diesen Drähten sollte mindestens 50 mil betragen.
• Die Signaldrähte von USB-, LAN- und PCI-Karten sollten so weit wie möglich von Hochgeschwindigkeits-Signaldrähten entfernt oder geschützt sein mit Massekabel. Außerdem sollten Erdungslöcher vernünftig gestaltet sein.
• Hochgeschwindigkeits-Signalkabel sollten in internen Schichten verlegt werden.
• Da MIC-Telefone/Kopfhörer analoge Schaltungen sind, sollten sie von anderen Schaltungen ebenso stark getrennt werden wie möglich.
• Taktsignaldrähte sollten in internen Schichten angeordnet werden, nachdem sie vom IC kommen, und sollten von Signaldrähten an der I/O-Schnittstelle und anderen Spuren verletzt werden. Taktsignaldrähte sollten in der Nähe der Referenzmasseebene angeordnet werden, damit der Bildeffekt verbessert werden kann. Darüber hinaus sollte eine RC-Klemmenverbindung verfügbar sein, wenn sich alle Taktsignalspuren in der Nähe der Taktquelle befinden.
• Das Layout von Strom und Masse sollte so kompakt wie möglich sein, wobei Schleifenprobleme schrumpfen. Die Grabenbreite zwischen den Potenzen beträgt 15 mil, wobei die Grundebene vollständig ist und keine Spur enthält. Split Ground sollte reduziert werden, da zu viel Split die Erdimpedanz erhöht.
• Die vernünftige Anwendung von Entkopplungskondensatoren ist auch ein wichtiges Anliegen beim PCB-Design. Es sollte verhindert werden, dass Hochgeschwindigkeits-Signalkabel von der oberen Schicht durch die untere Schicht verlaufen, und Erdungslöcher sollten eingerichtet werden, um die Erdungsimpedanz zu verringern. Darüber hinaus sollte den IC-Anschlüssen und jeder Leistungsschicht ein Entkopplungskondensator hinzugefügt werden. Zumindest sollte die Position des Entkopplungskondensators im Voraus reserviert werden.
• Anti-EMI-Komponenten sollten je nach Anwendung und Preis angemessen eingesetzt werden.

Dritte Überlegung:PCB-Inspektion

Zuallererst sollte ein Konzept im Kopf des Ingenieurs verwurzelt sein, dass die Impedanz im freien Raum mit hoher Frequenz 377 Ohm beträgt. Wenn es um Weltraumstrahlung von gewöhnlicher EMI geht, wird das Signal aus dem Weltraum abgestrahlt, da die Signalschleife ein Stadium erreicht, in dem sie der Weltraumimpedanz entsprechen kann. Um diesen Punkt zu verstehen, ist es sehr wichtig, die Impedanz der Signalschleife herunterzuziehen.

Um die Impedanz der Signalschleife zu steuern, besteht die Hauptmethode in der Reduzierung der Signallänge und der Verkleinerung der Schleifenfläche. Außerdem sollte eine geeignete Klemmenverbindung ausgeführt werden, um die Schleifenreflexion zu steuern. Tatsächlich liegt eine Methode zur Steuerung der Signalschleife in der Schlüsselsignalerdung. Da die Verfolgung selbst eine Impedanz bei hohen Frequenzen aufweist, ist es am besten, Erdungs- oder Erdungsdrähte zu nutzen, um sie ein paar Mal durch Durchgangslöcher mit der Erde zu verbinden. Vielen dieser Designs gelingt es, eine Strahlungsüberschreitung von Taktsignalen zu vermeiden.

Um zu verhindern, dass Signale durch geteilte Bereiche gehen, unterteilen viele Ingenieure den Boden durch Signale, ohne sich während des Verfolgungsprozesses daran zu erinnern. Infolgedessen deckt die Signalschleife einen großen Bereich ab und erhöht die Spurlänge.

Wenn es um den EMI-Übertragungsteil geht, ist es wichtig, einen Bypass-Kondensator und einen Entkopplungskondensator sinnvoll einzusetzen. Der Bypass-Kondensator muss mit den kleinsten Leitungen auf Chip-Stromanschlüssen und Masseleitungen angeordnet werden. Der Entkopplungskondensator sollte an einer Stelle angeordnet werden, an der die Änderung des Strombedarfs am höchsten ist, um zu verhindern, dass Rauschen von Strom- und Erdungskabeln aufgrund der Verfolgungsimpedanz gekoppelt wird. Natürlich kann Magnet verwendet werden, um das Rauschen zu absorbieren. Der Induktor kann manchmal auch zum Filtern von Rauschen verwendet werden. Es sollte jedoch beachtet werden, dass der Frequenzgangbereich des Induktors und das Gehäuse auch seinen Frequenzgang bestimmen.

Hilfreiche Ressourcen:
• Einfluss des PCB-Layouts auf die EMV-Leistung elektronischer Produkte
• Gewährleistung des Ersterfolgs im PCB-EMV-Design
• Designregeln für die PCB-Partitionierung zur EMV-Verbesserung
• Die umfassendsten Einführung automatisierter EMI- und EMV-Werkzeuge
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