7 dicas de design de PCB para resolver problemas EMI / EMC

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7 dicas de design de PCB para resolver problemas EMI / EMC

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A compatibilidade eletromagnética (EMC) monitorará a geração da interferência eletromagnética irradiada e conduzida (EMI) dos circuitos eletrônicos. EMI / EMC ruim, geração de ruído e transmissão de sinal ruim são as principais razões para a falha do circuito eletrônico. Estima-se que a taxa de falha devido à interferência eletromagnética (EMI) dos circuitos eletrônicos para o protótipo de PCB seja tão alta quanto 50%. Um projeto pobre de PCB é a causa final de emissão ou suscetibilidade indesejada de EM para ele.

Aplicações mais críticas que envolvem mil, aeroespacial e assistência médica testemunharão uma maior taxa de falhas. Essas indústrias estão adotando regulamentos rigorosos em termos de design de PCB e processos de fabricação. O setor de telecomunicações é um dos principais setores que está impulsionando a demanda por PCBs livres de EMI. Por exemplo, empresas de telecomunicações e fabricantes de celulares estão pressionando por novas reformas para suprimir radiações indesejadas e melhorar a conectividade. O advento do 5G aumentará ainda mais a demanda por PCBs sem EMI nos próximos anos.

Como projetar PCBs livres de EMI?

Como projetar uma placa com baixa ou absolutamente zero interferência eletromagnética? Bem, não é impossível. Tudo o que você precisa são especialistas do setor de classe mundial que lhe dirão as melhores práticas de design a serem seguidas para negligenciar problemas EMI / EMC em seu design. Outra opção é ler o blog inteiro e, talvez, você obtenha um conjunto de conhecimentos de engenharia que talvez não possua.

As práticas de projeto abaixo garantirão que você não crie antenas, que emitirão energia eletromagnética. Ou essas práticas recomendadas de design anularão os possíveis caminhos de retorno de sinal que podem aumentar as emissões EM indesejadas.

Em um design de PCB de várias camadas, é importante rotear caminhos de retorno para pinos de E / S no design de layout. O empilhamento de várias camadas também desempenhará um papel crítico, principalmente em aplicativos digitais e de alta potência. O rastreamento de sinal do componente para o processador deve ser roteado adequadamente para evitar qualquer caminho de retorno, o que pode levar à geração de sinal no modo comum.

O uso de dispositivos de montagem em superfície (SMD) em vez de dispositivos com chumbo reduzirá ainda mais os problemas EMI / EMC. Os dispositivos de montagem em superfície (SMD) oferecem indutâncias mais baixas em comparação com a energia de RF. Além disso, as SMDs oferecem maior densidade devido a posicionamentos mais próximos dos componentes. Isso é particularmente crítico em uma placa de circuito de duas ou quatro camadas. No entanto, a crescente complexidade no design da placa de circuito impresso criará mais problemas associados ao espaçamento entre linhas ou traços. No entanto, as densas dimensões físicas dos SMDs oferecerão mais eficácia e controle de ruído.

Componentes com indutâncias mais altas geram uma frequência de ressonância superior a 100 MHz. Por isso, a adoção de um grande número de componentes de orifício de passagem não é recomendada, pois eles geram ruído excessivo.

Aqui está uma lista de técnicas para reduzir problemas de EMI / EMC:

1. Espaçamento entre linhas / traços

Discutimos a importância do espaçamento entre linhas em um artigo anterior. No entanto, falar sobre espaçamento de linhas estritamente em termos de EMI / EMC da perspectiva do designer de PCB é um jogo totalmente diferente. Estamos bem cientes do fato de que a EMI (interferência eletromagnética) é propagada pela borda da placa. Para evitar a propagação de EMI, é preferível que os traços de PCB sejam dobrados em um ângulo de 45 graus nas bordas. Também é recomendado evitar microtiras e adotar estrias. Outras práticas de design importantes incluem evitar alterações de camada e encaminhamento para sinais de alta velocidade nos slots. Além disso, os projetistas de PCB devem manter traços diferenciais próximos.

2. Importância da blindagem:

A blindagem EMI / EMC protege a transmissão do sinal contra ruídos externos e evita a perda de informações. O principal objetivo da blindagem EMI / EMC é minimizar o efeito da EMI e da RFI no circuito eletrônico. A blindagem EMI / EMC é realizada adicionando uma tela metálica para absorver a interferência eletromagnética.

3. Impedância controlada para o projeto da linha de transmissão

É importante projetar uma placa de circuito impresso com a impedância de linha correta que corresponda às impedâncias da fonte para suprimir EMI / EMC. A impedância controlada também decide os tempos de subida e descida do sinal. A impedância dos traços também depende dos materiais da placa de circuito impresso usados ​​na placa. Leia por que a impedância controlada é importante.

4. Importância do aterramento

A redução de EMI / EMC depende totalmente da eficácia com que os projetistas de PCB aplicam o plano de aterramento em seu projeto. Você deve ter cuidado ao dividir os caminhos do solo. A adoção de um plano de referência do solo grande e ininterrupto, e conectá-lo ao plano do solo com as vias do solo reduzirá a interferência. Os projetistas devem fornecer caminhos de retorno para o plano de terra. Tentar um aterramento de impedância zero é um cenário ideal na maioria dos casos.

5. Desacoplamento

A adição de um filtro passa-baixo para atenuação com indutores de núcleo de ferrite durante a transmissão de sinal de alta velocidade pode percorrer um longo caminho. Os capacitores de desacoplamento são usados ​​para alternar mais rapidamente entre as conexões de energia e terra do IC, limitando assim as emissões de radiofrequência. Isso também reduzirá a ressonância no circuito eletrônico.

6. Evite antenas

Tente evitar antenas a qualquer custo. Atenção especial deve ser dada a stubs e rastreamentos desconectados sem caminhos de retorno.

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7. Separe componentes sensíveis

Você precisa atribuir áreas de PCB diferentes para diversos circuitos, a fim de manter os circuitos do oscilador afastados de outros componentes. Além disso, os componentes de alta velocidade devem ser separados dos sinais perturbadores e das conexões de E / S.

Essas práticas atenuam e eliminam as emissões de EM na fonte, além de projetar uma transmissão de sinal limpa e suave. Perdemos alguma coisa? Por favor, deixe-nos comentando abaixo. Até lá, adicione todas essas idéias impressionantes de design de PCB em seu próximo design para PCBs livres de EMI.

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Tags: EMI, design de placas de circuito impresso, integridade do sinal

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