EMC PCB：对抗电磁干扰的便捷方法

您以前遇到过电视干扰无线电信号吗？或者你有没有想过为什么在登机时要关掉电子设备？好吧，原因很简单；电磁干扰 (EMI)。EMI 是电子设备中非常普遍的现象。但这里的问题是：您如何控制 EMI？这就是 EMC PCB 的作用所在。虽然您无法消除 EMI，但您可以降低其影响并防止干扰此 PCB 设计。

继续阅读以了解有关 EMC PCB 及其设计方法的更多信息。

什么是 PCB 中的 EMI/EMC？

电磁干扰

EMI 就像一种影响电子电路的疾病。事实上，它是一种电子干扰，会破坏任何电子电路的信号质量并导致故障。此外，这种电子干扰是通过电子设备的传导或辐射传播的能量。

有趣的是，EMI 会影响产生干扰的设备和近距离的其他设备。电磁干扰可以发生在任何频率，但通常开始于 50MHz 以上。

电子设备

另一方面，EMC（电磁兼容性）使电子系统能够在不释放大量 EMI 的情况下工作。它还允许系统确定在安全条件下工作时的最佳性能。

您制造的所有电子设备不得偏离 EMI/EMC 标准。否则，EMI 将持续影响性能。因此，您必须在设计 PCB 时控制 EMI。

此外，在完成设计后控制 EMI 并不容易。所以，事实上，你会花很多钱，这可能解决不了问题。

因此，设计 EMC 板需要关注 PCB 布局、元件选择和电路设计。

EMI 和 EMC 设计指南

虽然您无法设计具有低或零电磁干扰的 PCB，但您可以创建不会产生无法忍受的 EMI 的 PCB。我们有一些设计指南可以帮助减少不需要的 EM 排放。

1.使用表面贴装器件而不是引线器件

表面贴装器件

当您想保持 EMI 标准时，SMD 将是您的组件的选择。含铅元件具有更高的电感特性，并将产生超过 100 MHz 的频率。因此，在电路板上使用多个通孔元件会导致噪音过大。

然而，表面贴装器件具有较低的电感特性和高密度。因此，表面贴装器件可以帮助减少 EMC/EMI 问题。

2。正确地空间和设计你的跟踪布局

PCB走线

您的 PCB 不会有无痕迹的载流兼容性。但是，如果您的路径上有任何弯曲或交叉，它会创建一个天线。这就是我们想要避免的。

所以，这里有一些迹线设计的标准规则：

• 始终在走线之间留出至少 3W 的空间（W 表示宽度）。此外，您必须将所有信号与其他路径分开。使用此规则，您可以最大限度地减少相邻走线之间的耦合和串扰。
• 请勿对走线使用直角弯曲。您可以改用 45 度角。为什么？因为直角弯曲会增加电容并改变阻抗值，从而产生反射。

直角走线

• 布线时尽量保持差分走线靠近。它将最大化耦合因子并控制噪声。

• 仅在必要时使用过孔。您应该尽量避免使用过孔。

由于过孔与走线之间的阻抗差异，过孔会引起寄生电感。但是，如果您无法避免使用过孔，请确保将接地过孔放置在靠近信号过孔的位置。

PCB过孔

• 存根不适用于高频和敏感的走线。短截线会产生反射，并且可能会在您的电路中添加波长天线。

3.使用适当的接地层

您必须只使用低电感值的接地层。否则，它将抵消您应对 EMC 问题的努力。

幸运的是，通过增加 PCB 的接地面积，您可以获得低电感的接地层。它还有助于减少串扰和 EM 的产生。让我们来看看我们推荐的一些设计技巧。

注意：不要随意将组件连接到接地点。这不是一个好习惯。

• 无需在地平面上节省空间。相反，请确保您使用它的每一寸，以从它的小电感值中受益。
• 您不能总是为两层 PCB 使用接地层。但是，您可以使用接地网格，它们之间的距离决定了它们的电感值。
• 确实，EMC PCB 不需要长返回路径。相反，较短的返回路径具有更好的 EMC 性能，因为它的阻抗较低。
• 此外，使用法拉第笼环隔离嘈杂的环境。您可以通过在电路板边缘包含地面来创建法拉第笼环。然后，笼子会阻止信号路由到边界之外。
• 实际上，开孔会弄乱您的电路，因此请小心使用它们。开孔会产生不均匀的区域，从而增加阻抗。
• 确保您还将低速电路放置在靠近电源层的位置，将高速电路放置在靠近接地层的位置。
• 不要留下任何浮动的铜填充区域。始终保持它们接地，否则您将创建天线。

4.如何排列 PCB 层

PCB 的层排列也决定了它的 EMC 性能。如果您要设计两层或多层板，则应将一整层专用于接地层。但是，四层板应该在接地层下方有一个电源层。

以下是排列 PCB 层的一些设计指南：

• 首先，如果您不能在两层板上为接地层专用一整层，请使用接地网。
• 接下来，确保地线与电源线平行，尤其是在使用单独的平面时。
• 最后，如果您的 PCB 设计有四层以上，我们建议使用以下 PCB 排列方式：信号层-接地层-电源层-信号层。

5.使用屏蔽。

屏蔽是对抗电磁辐射的一种有效方法。因此，使用导电/磁性材料，屏蔽罩可以保护信号免受外部干扰，防止信息丢失。

我们建议使用电缆屏蔽。为什么？因为电缆是 EMI 的重要来源，尤其是传输模拟和数字信号的电缆。此外，这些电缆具有较高的寄生电容和电感。

但是，您可以通过使用电缆屏蔽来防止此类 EMI 问题。

5.分离所有敏感组件

电子元件

您无法通过将所有组件聚集在一起来实现对 EMC 友好的设计。而是根据它们的工作信号，如数字信号、模拟信号、低速信号、高速信号和电源信号将它们分开。

另一件事是将每个组的信号轨道分开，并将它们放在特定区域。另外，如果一个信号流经不同的子系统，那么过滤器会很棒。

EMC 标准

电磁兼容标准

尽管有不同版本的 EMC 标准，但大多数都从 IEC 标准中获得灵感。

这些 EMC 标准提出了每个电子设备必须遵循的两项要求。这些要求包括：

• 电子设备不得产生负面电磁干扰并将其传播给其他设备。
• 电子设备还必须抵抗其他设备的 EMI。

单击此处了解有关各种 EMC 标准的更多信息。

PCB EMC 设计的其他注意事项

以下是一些有助于提高 EMC PCB 设计性能的技巧。

1. 首先，在设计或定位振荡器布局时要小心。因此，您必须使所有振荡器回路远离模拟电路、连接器和低速信号。请记住，此提示适用于电路板的 PCB 和盒子空间。

2. 另外，您必须知道并非所有 PCB 都是相同的。某些设计可能需要过滤连接器来滤除噪声。另外，您必须将连接器连接到机箱和 PCB。

3. 接下来，不要在电路板边缘附近运行高速或嘈杂的线路。嘈杂的痕迹很容易吸收噪音，因此您必须将它们远离产生噪音的区域。这些领域包括振荡器电路、继电器驱动器、连接器和继电器。

4. 此外，某些 PCB 可能需要在某些线路上进行过滤。一个简单的解决方案是铁氧体磁珠。铁氧体磁珠可以限制高频信号并起到去耦电源线的作用。

5. 请记住在您的设计中使电缆组件远离振荡器或带有微型计算机的部分。电缆组件会降低您的 EMC 性能，因为它们会在整个电路周围拾取和携带噪声。

EMI和EMC的区别？

如前所述，EMI 是指破坏其他信号传输或接收数据或信息的任何噪声。

另外，EMI 有两种可能发生的方式。一种是通过空气，另一种发生在导体将其转移到另一种材料时（导电 EMI）。

相比之下，EMC 是设备承受危险级别的 EMI 并保持正常运行的能力。具有良好 EMC 标准的设备不会产生无法忍受的 EMI，也不会中断信号和操作。

四舍五入

PCB设计

电磁干扰是一种强大的现象，可能导致信息丢失和严重的系统中断。它类似于虚构的电磁脉冲，可以破坏范围内的所有电子设备。

但是，我们可以使用 EMC 友好型电路板来应对 EMI。这些板具有特定的免疫力，可以保护它们免受信号中断的影响。 EMC PCB 也不会产生高水平的 EMI，因此不会影响周围的设备。

您想为您的下一个项目构建 EMC PCB 吗？请务必与我们联系，我们很乐意为您提供帮助。