如何從PCB布局開始控製產品EMC問題
發布時間:2018-12-03 來源:張小林、詹育雲 責任編輯:wenwei
【導讀】PCB是電子產品最基本的部件,也是絕大部分電子元器件的載體。當一個產品的PCB設(she)計(ji)完(wan)成(cheng)後(hou),可(ke)以(yi)說(shuo)其(qi)核(he)心(xin)電(dian)路(lu)的(de)騷(sao)擾(rao)和(he)抗(kang)擾(rao)特(te)性(xing)就(jiu)基(ji)本(ben)已(yi)經(jing)確(que)定(ding)下(xia)來(lai)了(le),要(yao)想(xiang)再(zai)提(ti)高(gao)其(qi)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)特(te)性(xing),就(jiu)隻(zhi)能(neng)通(tong)過(guo)接(jie)口(kou)電(dian)路(lu)的(de)濾(lv)波(bo)和(he)外(wai)殼(ke)的(de)屏(ping)蔽(bi)來(lai)“圍追堵截”,這樣不但大大增加了產品的後續成本,也增加了產品的複雜程度,降低了產品的可靠性,因此工程師要掌握一些PCB Layout技巧,規避一些常犯的錯誤。本文列舉了一些常見的Layout錯誤,希望對廣大工程師有借鑒作用。
一PCB的EMC布局的核心原則
PCB的EMC布局的核心原則就是從空間上避免不同器件之間的相互幹擾。
1.功能區域劃分
(1)按速度區域劃分

當線路板上同時存在高、中、低速電路時,應該遵從上圖中的布局原則,避免高頻電路噪聲通過接口向外輻射。
(2)按功能區域劃分

多種模塊電路在同一PCB上放置時,數字電路與模擬電路、高速與低速電路分開布局。避免數字電路、模擬電路、高速電路以及低速電路之間的互相幹擾。
2.PCB布局設計時,應充分遵守沿信號流向直線放置的設計原則,盡量避免來回環繞。

3.對於特殊元件的位置時要遵守以下原則:
1. 盡jin可ke能neng縮suo短duan高gao頻pin元yuan器qi件jian之zhi間jian的de連lian線xian,設she法fa減jian少shao它ta們men的de分fen布bu參can數shu和he相xiang互hu間jian的de電dian磁ci幹gan擾rao。易yi受shou幹gan擾rao的de元yuan器qi件jian不bu能neng相xiang互hu挨ai得de太tai近jin,輸shu入ru和he輸shu出chu元yuan件jian應ying盡jin量liang遠yuan離li。
2. 某mou些xie元yuan器qi件jian或huo導dao線xian之zhi間jian可ke能neng有you較jiao高gao的de電dian位wei差cha,應ying加jia大da它ta們men之zhi間jian的de距ju離li,以yi免mian放fang電dian引yin出chu意yi外wai短duan路lu。帶dai高gao電dian壓ya的de元yuan器qi件jian應ying盡jin量liang布bu置zhi在zai調tiao試shi時shi手shou不bu易yi觸chu及ji的de地di方fang。
3. 重量超過15g的元器件,應當用支架加以固定,然後焊接。那些又大又重、發熱量多的元器件,不宜裝在印製板上,而應裝在整機的機箱底板上,且應考慮散熱問題。熱敏元件應遠離發熱元件。
4. 對於電位器、可調電感線圈、可變電容器、微動開關等可調元件的布局應考慮整機的結構要求。若是機內調節,應放在印製板上方便調節的地方;若是機外調節,其位置要與調節旋鈕在機箱麵板上的位置相適應。
5. 應留出印製板定位孔及固定支架所占用的位置。
二常見錯誤舉例
常見錯誤1:晶振出現在單板接口連接器1000mil以內。

問題分析:
晶體、晶振、繼電器、開關電源等強輻射器件出現在單板接口連接器1000mil以內,幹擾會直接向外輻射或在外出電纜上耦合出電流來向外輻射。
解決辦法:
(1)晶振遠離接口連接器1000mil以外。;
(2)接口增加濾波電路,濾除高頻幹擾信號。
常見錯誤2:線路板電源輸入口的濾波電路(共模電感)沒有靠近接口放置。

問題分析:
線路板電源輸入口的濾波電路遠離近接口放置,可能導致已經經過了濾波的線路被再次耦合。

解決辦法:

共模電感靠近電源端口放置,同時注意地的隔離,如下圖。

常見錯誤3:器件擺放位置不合理。

問題分析:
TVS靜電抑製器不能起到應有的保護作用,主要是由於PCB中器件布局不合理造成,信號線在沒經過TVS前通過過孔直接連接到MCU。
解決辦法:
改變TVS和過孔位置,把TVS並聯在管腳和MCU之間PCB走線 上。
總結:
TVS等保護器件在PCB布局時,應靠近接口放置,並且保護器件應該位於被保護器件與端口之間,信號先經過保護器件,再由保護器件引向被保護器件。
三PCB整體布局總結
● 高速、中速、低速電路要分開;
● 強電流、高電壓、強輻射元器件遠離弱電流、低電壓、敏感元器件;
● 模擬、數字、電源、保護電路要分開;
● 多層板設計,有單獨的電源和地平麵;
● 對熱敏感的元件(含液態介質電容、晶振)盡量遠離大功率的元器件、散熱器等熱源。
希望通過此文的簡單介紹,能幫助大家加深對PCB布局設計的理解,提前做好PCB的優化設計,一勞永逸。
本文轉載自韜略科技EMC。
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