Në dizajnimin e PCB-ve, përputhshmëria elektromagnetike (EMC) dhe ndërhyrja elektromagnetike e lidhur (EMI) kanë qenë tradicionalisht dy dhimbje koke kryesore për inxhinierët, veçanërisht në modelet e sotme të pllakave të qarkut dhe paketat e komponentëve vazhdojnë të tkurren, OEM-të kërkojnë sisteme me shpejtësi më të lartë.Në këtë artikull, unë do të ndaj se si të shmangni problemet elektromagnetike në hartimin e PCB-ve.
1. Fokusi është diskutimi dhe shtrirja
Rreshtimi është veçanërisht i rëndësishëm për të siguruar rrjedhën e duhur të rrymës.Nëse rryma vjen nga një oshilator ose pajisje tjetër e ngjashme, është veçanërisht e rëndësishme që rryma të mbahet e ndarë nga shtresa e tokës, ose të mos lejohet që rryma të rrjedhë paralelisht me një shtrirje tjetër.Dy sinjale me shpejtësi të lartë paralelisht mund të gjenerojnë EMC dhe EMI, veçanërisht ndërlidhje.Është e rëndësishme që shtigjet e rezistencës të mbahen sa më të shkurtra dhe shtigjet e rrymës së kthimit sa më të shkurtra.Gjatësia e rrugës së kthimit duhet të jetë e njëjtë me gjatësinë e rrugës së transmetimit.
Për IKE, njëra rrugë quhet "rruga e shkeljes" dhe tjetra është "rruga e viktimës".Lidhja induktive dhe kapacitative ndikon në rrugën e "viktimës" për shkak të pranisë së fushave elektromagnetike, duke gjeneruar kështu rryma përpara dhe të kundërt në "shtegun e viktimës".Në këtë mënyrë, valëzimi gjenerohet në një mjedis të qëndrueshëm ku gjatësitë e transmetimit dhe të marrjes së sinjalit janë pothuajse të barabarta.
Në një mjedis të ekuilibruar mirë me shtrirje të qëndrueshme, rrymat e induktuara duhet të anulojnë njëra-tjetrën, duke eliminuar kështu ndërlidhjen.Megjithatë, ne jemi në një botë të papërsosur ku një gjë e tillë nuk ndodh.Prandaj, qëllimi ynë është që ndërlidhja duhet të mbahet në minimum për të gjitha rreshtimet.Efekti i ndërlidhjes mund të minimizohet nëse gjerësia ndërmjet vijave paralele është dyfishi i gjerësisë së linjave.Për shembull, nëse gjerësia e linjës është 5 mils, distanca minimale midis dy vijave paralele duhet të jetë 10 mils ose më e madhe.
Ndërsa materialet dhe komponentët e rinj vazhdojnë të shfaqen, projektuesit e PCB-ve duhet gjithashtu të vazhdojnë të merren me çështjet e EMC-së dhe ndërhyrjeve.
2. Kondensatorët e shkëputjes
Kondensatorët e shkëputjes zvogëlojnë efektet e padëshiruara të ndërlidhjes.Ato duhet të vendosen midis kunjave të fuqisë dhe tokëzimit të pajisjes, gjë që siguron një rezistencë të ulët AC dhe redukton zhurmën dhe ndërlidhjen.Për të arritur rezistencë të ulët në një gamë të gjerë frekuencash, duhet të përdoren kondensatorë të shumtë të shkëputjes.
Një parim i rëndësishëm për vendosjen e kondensatorëve shkëputës është që kondensatori me vlerën më të ulët të kapacitetit të vendoset sa më afër pajisjes për të reduktuar efektet induktive në rreshtimet.Ky kondensator i veçantë duhet të vendoset sa më afër që të jetë e mundur me kunjat e furnizimit me energji të pajisjes ose me pistën e furnizimit me energji elektrike dhe jastëkët e kondensatorit duhet të lidhen drejtpërdrejt me vias ose nivelin e tokës.Nëse shtrirja është e gjatë, përdorni via të shumta për të minimizuar rezistencën e tokës.
3. Tokëzimi i PCB-së
Një mënyrë e rëndësishme për të reduktuar EMI është dizajnimi i shtresës së tokëzimit të PCB-së.Hapi i parë është që zona e tokëzimit të bëhet sa më e madhe që të jetë e mundur brenda sipërfaqes totale të tabelës së PCB-së, në mënyrë që emetimet, ndërlidhja dhe zhurma të mund të reduktohen.Duhet pasur kujdes i veçantë kur lidhni çdo komponent me një pikë tokëzimi ose një shtresë tokëzimi, pa të cilën efekti neutralizues i një shtrese tokëzimi të besueshëm nuk mund të përdoret plotësisht.
Një dizajn veçanërisht kompleks PCB ka disa tensione të qëndrueshme.Në mënyrë ideale, çdo tension referencë ka shtresën e vet përkatëse të tokëzimit.Megjithatë, shumë shtresa tokëzimi do të rrisnin kostot e prodhimit të PCB-së dhe do ta bënin atë shumë të shtrenjtë.Një kompromis është përdorimi i shtresave të tokëzimit në tre deri në pesë vende të ndryshme, secila prej të cilave mund të përmbajë disa seksione tokëzimi.Kjo jo vetëm që kontrollon koston e prodhimit të bordit, por gjithashtu redukton EMI dhe EMC.
Një sistem tokëzimi me rezistencë të ulët është i rëndësishëm nëse duhet të minimizohet EMC.Në një PCB me shumë shtresa preferohet të ketë një shtresë tokëzimi të besueshme sesa një bllok balancimi bakri (vjedhje bakri) ose një shtresë tokëzimi të shpërndarë, pasi ka rezistencë të ulët, siguron një rrugë aktuale dhe është burimi më i mirë i sinjaleve të kundërta.
Kohëzgjatja e kohës që duhet sinjali për t'u kthyer në tokë është gjithashtu shumë e rëndësishme.Koha e marrë për sinjalin për të udhëtuar drejt dhe nga burimi duhet të jetë e krahasueshme, përndryshe do të ndodhë një fenomen i ngjashëm me antenën, duke lejuar që energjia e rrezatuar të bëhet pjesë e EMI.Në mënyrë të ngjashme, shtrirja e rrymës nga/nga burimi i sinjalit duhet të jetë sa më i shkurtër që të jetë e mundur, nëse shtigjet e burimit dhe të kthimit nuk janë me gjatësi të barabartë, do të ndodhë kërcimi i tokës dhe kjo gjithashtu do të gjenerojë EMI.
4. Shmangni këndet 90°
Për të reduktuar EMI, shtrirja, vizat dhe komponentët e tjerë duhet të shmangen për të formuar një kënd 90°, sepse një kënd i drejtë do të gjenerojë rrezatim.Për të shmangur këndin 90 °, shtrirja duhet të jetë të paktën dy instalime elektrike me kënd 45 ° në qoshe.
5. Përdorimi i mbi-vrimës duhet të jetë i kujdesshëm
Pothuajse në të gjitha paraqitjet e PCB-ve, vias duhet të përdoren për të siguruar një lidhje përcjellëse midis shtresave të ndryshme.Në disa raste, ato prodhojnë edhe reflektime, pasi impedanca karakteristike ndryshon kur vizat krijohen në shtrirje.
Është gjithashtu e rëndësishme të mbani mend se vizat rrisin gjatësinë e shtrirjes dhe duhet të përputhen.Në rastin e shtrirjeve diferenciale, vizat duhet të shmangen aty ku është e mundur.Nëse kjo nuk mund të shmanget, vizat duhet të përdoren në të dy rreshtimet për të kompensuar vonesat në rrugët e sinjalit dhe të kthimit.
6. Kabllo dhe mbrojtje fizike
Kabllot që mbajnë qarqe dixhitale dhe rryma analoge mund të gjenerojnë kapacitet dhe induktivitet parazitar, duke shkaktuar shumë probleme të lidhura me EMC.Nëse përdoren kabllot e çifteve të përdredhura, mbahet një nivel i ulët bashkimi dhe eliminohen fushat magnetike të krijuara.Për sinjalet me frekuencë të lartë, kabllot e mbrojtura duhet të përdoren, me tokën e tyre të përparme dhe të pasme, për të eliminuar ndërhyrjen EMI.
Mbrojtja fizike është mbështjellja e të gjithë ose një pjese të sistemit në një paketë metalike për të parandaluar hyrjen e EMI në qarkun PCB.Kjo mbrojtje vepron si një kondensator i mbyllur, përçues në tokë, duke zvogëluar madhësinë e lakut të antenës dhe duke thithur EMI.
Koha e postimit: Nëntor-23-2022