PCB设计如何使成本有效的印制板设计符合EMC要求

 

马克 Cundle,头的技术营销,RS Components 着眼于如何使成本有效的印制板设计符合 EMC 要求。

设计成本有效印刷电路板,PCB 中有几个关键的挑战。

虽然最初的目标可能是要尽可能的小印制板,这可能不是为整个系统的最经济实惠的路线。减少棋盘的大小是可能带来了更复杂、 多层板可以花费数千美元进一步的电磁问题下的项目。

电磁干扰、 电磁干扰或电磁兼容性 EMC 性能是板设计的一个关键因素。确保终端设备符合当地的 EMC 和干扰要求可以是一个代价高昂的过程如果偷工减料的设计和制造的 PCB,所以一些成本节约的办法可以短见。如果组件耦合或辐射可能需要昂贵修复以后到让系统通过 EMC 一致性测试。

而四层板被认为是 EMI 保护和主板布局的最佳平衡,它往往是可能同样的性能,使用在线 PCB 的两层板工具,如 DesignSpark PCB 的设计。这提供板生产成本显著降低但不影响测试情况下做进一步向下线。

EMC 的 PCB 设计

信号返回路径是最大的设计难题,对付在 PCB 布局。它将难以路线返回地面下面每个跟踪控制器上的信号引脚连接但这正是四层板的地平面做什么。不管在哪里痕迹运行,始终是运行在它下面的地面返回路径。

最接近的近似于地平面里两层板来自网格地面减少 EMI 辐射从信号痕迹。减少环区域路由下面的信号跟踪信号的回报是处理这个问题的最有效途径,所以创建地面网格是最重要的事情做 (后楼规划) 在 PCB 布局。

网格化打造飞机

网格化是在两层板的 EMC 的最关键的设计技术。多像实用电网,这是网络正交之间的连接进行地面的痕迹。它有效地创建一个地平面,提供相同的噪音减少作为四层板。这模拟地面飞机用来提供 EMC 改进通过提供地面四层板的返回路径下每个信号痕迹并降低单片机和电压调节之间的阻抗。

网格通过扩大任何地面痕迹和使用地面填充图案在 PCB 间创建一个网络连接到地面。例如,多氯联苯具有垂直运行的上部痕迹及很大部份的运行水平的底部痕迹。这已经作对有直接下信号的回程。第一,每个地面跟踪被扩大,尽可能多的尽可能的空 PCB 空间填满。然后,所有剩余的空空间满了地面。

目的是尽可能多地在两层板上的网格。在布局中的微小变化可以允许另一个连接来扩大网格。

董事会分区

董事会分区是另一种技术可以用来降低噪声和电磁干扰的董事会和因此减少额外的 PCB 层的需要。它的涵义相同基本为板楼规划,这是画在任何痕迹之前空白 PCB 上定义组件的一般位置的过程。董事会分区有点远,因为它包括像功能在同一区域,而不是将它们混合在一起的板上放置的过程。高速逻辑,包括微控制器,被放置电源与慢组件位于越走越远,和模拟组件甚至进一步仍然。这可以对 PCB 的 EMC 性能有重大影响。

这项安排,高速逻辑有较少机会污染其他信号痕迹。它是特别重要,振荡器坦克循环应远离模拟电路、 低转速信号和连接器。这适用于董事会和董事会的钱箱内的空间。不要在折叠振荡器或微机完成装配后,因为他们可以拿起噪音和其他地方携带它的电缆组件设计。这已对连接器头放置在 PCB 设计上的影响。

PCB 设计工具

有很多可用的工具,甚至能够提供 PCB 设计与 EMC 在脑海中。一个是 DesignSpark PCB 工具,最新版本包括在线设计规则检查,刚果 (金),以消除在设计过程,而不是等待做一个批处理检查的问题。这是特别有用的优化成本低,执行局,以及任何冲突或错误都可以立即标记可以反驳。当然检查只是一样好的设计文件,和更多的投入,从工程师对可能出现的问题是至关重要的但这有助于加快这一进程,所以更多的时间可以花在关键领域。

在版本 5 的 DesignSpark 多氯联苯在线 DRC 将检查已添加或移动由于交互式编辑操作的任何项目。例如,这包括附加到已移动组件或所有的歌曲和孔时手动路由添加的所有曲目。

第 5 版还增加了总线支持以便共同轨道可以分组在一起而轻松地传送。而不是将它们连接到所需的每个引脚和绘制的所有连接的设计,设计师可以少乘公车杂乱的设计。设计器添加连接从组件销到运载信号总线。

EMC 的 PCB 设计

图 1 ︰ 在 DesignSpark PCB 版本 5 中添加示意图巴士

公交车可以打开或关闭。关闭的总线是网名沿着总线,总线连接到总线,而开放的总线可以携带任何网时,可以使用在哪里只有那些网内预定义的集合。

而这当然路由巴士有意义,它可也用于路由其他集线周围的董事会。这可以帮助,使设计较简单和清晰的分组数嘈杂痕迹一起包围地面痕迹使用总线示意图功能,而且可以帮助一刀切地削减噪音。窍门就是永远不会在董事会,可能难以与较小的两层板的外边缘上运行嘈杂的痕迹。从主板上的地区保持非吵痕迹在他们可以捡起的声音,如连接器、 振荡电路、 继电器、 继电器驱动程序也有助于减少问题。

结论

设计板所需的简单性与低成本可能比难奢侈的多个图层。

可以处理一些电磁干扰问题解耦电容和铁氧体磁珠遏止任何信号,可能辐射,但这增加了设计的复杂性和制造成本。如果 EMI / EMC 可以通过良好的设计,使用分区和意识的相声,减至最少,然后对电源和地线线网格方法可以提供相同级别的屏蔽是可能与四或六层设计的两层板。这既降低了成本,使董事会,但还应提高成品率和可靠性包括 PCB EMC 性能,进一步降低成本,在设备的寿命。

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关于作者

EMC 的 PCB 设计

马克 Cundle 就是头的技术营销在 RS Components,负责全球市场营销方案。马克于 2009 年 4 月加入 RS Components,一直负责创建并实施了许多成功技术营销方案,包括 DesignSpark-工程资源网站和 DesignSpark 多氯联苯;组件选择器、 ModelSource 和 eTech (现在 DesignSpark 杂志) 除其他外。马克从沃里克大学有硕士学位在微波通信和物理学学士学位。

RS Components,Electrocomponents,一部分是领先的高服务分销商的电子产品及维修的产品在 32 个国家拥有业务。本公司提供更比 550,000 产品通过互联网,目录和贸易柜台 2500 领先供应商,采购,包括电子、 自动化和控制、 测试和测量、 电气和机械零件。

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