如何在PCB設計中最大化EMC的合規性

什么是EMC合規性

作為PCB設計師，您一定會(huì )遇到EMC一詞。這意味著(zhù)電磁兼容性，這在PCB設計中是一個(gè)重要的詞。EMC表示您的PCB在受到電磁干擾時(shí)的穩定性。EMC還指出，PCB本身不應成為干擾源。

除非您制作了一個(gè)業(yè)余愛(ài)好套件，否則您將需要PCB兼容EMC。想象一下，當您打個(gè)電話(huà)時(shí)，洗衣機的行為異常，或者微波爐使IoT設備發(fā)狂。像那些卡通噩夢(mèng)中的一個(gè)一樣，只是它的出乎意料的設計忽略使它成為現實(shí)。

好的，也許是智能家居因受到干擾而變得有點(diǎn)夸張，但事實(shí)是PCB上的某些元件因產(chǎn)生電磁噪聲而臭名昭著(zhù)。同樣不正確的是，如果您不遵守最佳做法，您的PCB可能會(huì )吸收電噪聲。

至關(guān)重要的是，在批量生產(chǎn)之前，您的PCB必須通過(guò)公認實(shí)驗室的EMC兼容性測試。在大多數國家/地區為消費，醫療，汽車(chē)，航空，軍事和其他關(guān)鍵行業(yè)進(jìn)行設計時(shí)，這是必需的。為了確保其成功，需要在電路板投入生產(chǎn)之前進(jìn)行EMC符合性設計。

PCB設計中EMC不合規的主要原因

當涉及到EMC合規性時(shí)，假定僅關(guān)注高速PCB設計是一個(gè)錯誤。幾年前，我曾設計過(guò)一種工業(yè)空氣干燥機，在產(chǎn)品進(jìn)入歐洲市場(chǎng)之前需要對其進(jìn)行EMC測試。

那是一個(gè)簡(jiǎn)單的低速控制器，令我震驚的是最初的測試失敗了。事實(shí)證明，外部開(kāi)關(guān)電源一直在給電路引入噪聲，而我忽略了對輸入的直流電源進(jìn)行濾波。我全數信任第三方供應商所付出的價(jià)格？昂貴的重新設計，測試費用和生產(chǎn)延遲。

但是，開(kāi)關(guān)電源不僅是EMC合規性問(wèn)題的原因。時(shí)鐘信號，尤其是高速時(shí)鐘信號因輻射電磁場(chǎng)而臭名昭著(zhù)。同樣適用于高速傳輸變化數據的數字信號。

如果您使用的是模擬信號，請準備好處理信號完整性問(wèn)題，因為它們很容易受到干擾源的影響。與數字信號不同，在處理模擬信號值時(shí)幾乎沒(méi)有誤差。

PCB設計技巧，可最大限度地提高EMC兼容性

您將需要在PCB設計中認真遵守EMC法規。這不僅關(guān)乎通過(guò)測試，而且關(guān)乎確保產(chǎn)品本身的安全性和可靠性。因此，這里有一些技巧可以增加您遵守EMC的機會(huì )。

1.保持高速信號走線(xiàn)短

在PCB上傳輸高速信號是EMC災難的良方，尤其是在數百Mhz甚至更高的范圍內時(shí)。保持簡(jiǎn)短，可以防止PCB變成電磁噪聲源。

2.分開(kāi)的高速信號和I / O

高速信號和I / O連接是不好的鄰居。您需要將它們分開(kāi)，以防止電氣噪聲相互耦合。另外，請注意在I / O連接器或組件下方布線(xiàn)高速走線(xiàn)。

3.注意電流返回路徑

僅僅因為電路在原理圖上看起來(lái)正確，并不意味著(zhù)它會(huì )在PCB上準確地表現出來(lái)。在實(shí)際設計中，電流路徑至關(guān)重要。您需要對敏感信號的返回路徑有所了解，并確保它不會(huì )干擾相鄰組件。

4.確保電源已過(guò)濾

嘈雜的電源會(huì )干擾PCB的整個(gè)操作。無(wú)論使用外部開(kāi)關(guān)電源還是板載穩壓器，都需要安裝濾波器。

5.使用地平面來(lái)包含高速信號

接地層是防止電磁噪聲進(jìn)入PCB或PCB的重要緩沖。您可以將高速時(shí)鐘信號用接地層環(huán)繞，也可以將它們夾在多層設計中。