按关键词阅读: 技巧 对策 电路板 印刷 讲座 设计 EMC EMI
1、随着电子组件功能提升 , 各种电子产品不断朝向高速化方向发展 , 然而高性能化、多功能化、可携带化的结果 , 各式各样的EMC(Electro Magnetic Compatibility)问题 , 却成为设计者挥之不去的梦魇 。
目 前EMI(Electro Magnetic Interference)噪讯对策 , 大多仰赖设计者长年累积的经验 , 或是利用仿真分析软件针对框体结构、电子组件 , 配合国内外要求条件与规范进行分析 ,换句话说电子产品到了最后评鉴测试阶段 , 才发现、对策EMI问题 , 事后反复的检讨、再试作与对策组件的追加 , 经常变成设计开发时程漫无节制延长 , 测试费用 膨胀的主要原因 。
EMI主要发生源之一亦即印刷电 。
2、路板(Printed Circuit Board , 以下简称为PCB)的设计 , 自古以来一直受到设计者高度重视 , 尤其是PCB Layout阶段 , 若能够将EMI问题列入考虑 , 通常都可以有效事先抑制噪讯的发生 , 有鉴于此本文要探讨如何在PCB的Layout阶段 , 充分应用改善技 巧抑制EMI噪讯的强度 。
测试条件如图1所示测试场地为室内3m半电波暗室 , 预定测试频率范围为30MHz1000MHz的电界强度 , 依此读取峰值点(Peak Point)当作测试数据(图2) 。
图3是被测基板A的外观 , 该基板为影像处理系统用电路主机板 , 动作频率为27MHz与54MHz , 电路基板内建CPU、Sub CPU、FRASH , 以及S 。
3、DRAM5、影像数据/数字转换处理单元、影像输出入单元 , 此外被测基板符合VCCI规范等级B的要求 , 测试上使用相同 的电源基板(Board)与变压器(Adapter) 。
首先针对被测基板A进行下列电路设计变更作业:CPU的频率线(Clock Line)追加设置EMI噪讯对策用滤波器(Filter) , 与频率产生器(Clock Generator)( 图4) 。
影像输出入单元追加设置Common mode Choke Coil(DLWxxx系列)(图5) 各IC电源输入线的Bypass Condenser与电源之间 , 追加设置Ferrite Beads(图6) 。
追加设置Bypass Condenser , 使 。
4、各IC的所有电源脚架 , 全部从基板电源层(Plane)通过Bypass Condenser提供电源(图7) 。
各种EMI噪讯对策a.EMI噪讯对策用电容接着进行EMI测试获得图8的测试结果 , 根据测试结果再进行噪讯抑制设计作业 , 在此同时将设计变更的被测基板A的设计数据读入EMI噪讯抑制支持工具 , 并 针对支持工具指出的主要部位 , 例如频率线、Bus导线Via周围 , 分散设置EMI噪讯对策用电容(图9) , 主要原因是信号导线的return路径如果太长 或是非连续状态时 , EMI噪讯有增大之虞 , 为了缩短Return路径 , 因此设置连接电源与接地的电容 。
图10图13是改变上述电容容量时的EMI噪讯测试结果 , 根据测试 。
5、结果显示 , 依照图14的频率范围设置的大容量EMI噪讯对策用电容DuF , 可以抑制低 频噪讯Level 。
虽然设置电容增加PCB的容量负载 , 不过为了要抑制噪讯 , 设置在各部位的电容频率特性 , 却可以发挥预期的EMI噪讯抑制效果 。
实际应用时只要在频率导线、Bus导线等高频导线图案(Pattern)附近、形成CPU、Return路径的内层面(Plane)的分断附近、形成噪讯出入口的基板侧面附近分散设置EMI噪讯对策用电容 , 就可以消除该部位周边的噪讯 。
对各式各样基板外形、组件封装、导线的PCB而言 , 只要以一定间隔设置EMI噪讯对策用电容 , 同样可以获得分散性的噪讯抑制效果 。
b.改变基板的层结构接着针对被测基板A 。
6、进行层结构改善 , 制作图15所示6层Built up被测基板B , 它是利用Pad on Via与雷射Via加工技术 , 将上述被测基板A的外层信号线导线变成内层 , 使Return电流可能流入接地Plane , 外层当作接地Plane包覆 所有信号层 。
改变被测基板结构主要理由是一般4层基板的Return路径 , 通常都设有可以通行电源Plane或是最短距离接地 , 因此在贯穿部位经常造成Return路 径迂回问题 , 如果信号导线包覆接地Plane , 如此一来大部份的Return路径会流入接地 Plane , 进而解决Return路径迂回的困扰 , 被测基板B就是根据上述构想制成, 因此Return路径在PCB整体减少30% , 同时 。
7、缩减信号图案与Return路径构成的电流Loop距离 , 进而达成EMI噪讯抑制的目的 。
图16是被 测基板B的各层结构图 。
图17是被测基板B的EMI噪讯测试结果 , 根据测试结果显示包含利用外层接地Plane的遮蔽(Field)结构 , 与回避Return路径迂回的设计确实 具有抑制EMI噪讯的效果 , 不过实际上各式各样的电路基板要作如此的层结构变更 , 势必面临制作成本暴增的困扰 , 尤其是所有信号导线都将Return路径列 入设计考虑的话 , 几乎无法作业 , 因此Layout阶段尽量避免高频信号导线透过Via作布线 , 同时必需在该信号导线邻近的层设置接地Plane , 藉此防止 Return路径迂回或是分断 , 接地Plane 。
来源:(未知)
【学习资料】网址:/a/2021/0321/0021740618.html
标题:EMI|EMI EMC设计讲座(七)印刷电路板的EMI噪讯对策技巧