전자 기기의 PCB 설계에서 EMC 기술 적용의 문제 및 전략

IC(집적 회로) 설계 및 제조의 지속 가능한 발전에서 신호 전송 지연 및 노이즈와 같은 몇 가지 문제의 중요성은 신호 무결성에 영향을 미치는 역할을 합니다. 따라서 PCB 설계 과정에서 발생하는 문제점에 충분한 주의를 기울여야 하며, 시제품 및 제조 단계 등 전자 제품의 공정 흐름을 감독해야 한다. 또한 기존의 설계 모듈에서 이러한 두드러진 문제를 해결하고 EMC(Electro Magnetic Compatibility) 기술을 합리적으로 적용하기 위해서는 PCB 설계에 약간의 개선이 필요합니다. 이 기사에서는 주로 전자 장치용 PCB 설계에서 EMC 기술의 응용 전략에 대해 설명합니다.

EMC 개요 및 문제

EMC는 장치 또는 시스템이 전자파 간섭에 의해 방해받지 않고 정상적으로 작동할 수 있고 회로 환경의 어떤 부분에도 전자파 방해를 제공하는 것을 거부하는 기능 유형을 나타냅니다.

전자 장치의 PCB를 설계할 때 신호 간섭 문제는 일반적으로 신호 방해 소스의 다양성과 함께 발생합니다. 따라서 신호 전송 중에 절연, 여과, 차폐 및 접지 기능을 갖춘 EMC 기술은 전체 PCB 설계 수준을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

EMC 기술을 적용하는 과정에서 전반적인 적용 효과를 높이려면 구성 요소의 품질을 테스트해야 합니다. 특히, EMC 시스템 구축 과정에서 EMC 기술과 관련된 구성 요소는 실험적 접근을 통해 내전압 능력 및 용량 측면에서 테스트되어야 합니다. 한편, 실험적 검사 과정에서 눈에 띄는 문제의 무결성과 구성 요소 적용 과정에서 적절한 처리에 주의를 기울여야 합니다.

PCB 설계에서 주요 EMC 문제는 전도 간섭, 누화 간섭 및 방사 간섭을 포함합니다.

• 전도 간섭

전도 간섭은 리드 디커플링 및 공통 모드 임피던스 디커플링을 통해 다른 회로에 영향을 줍니다. 예를 들어 노이즈는 지원 회로가 노이즈의 영향을 받는 전원 회로를 통해 시스템에 들어갑니다.

그림 1은 공통 모드 임피던스를 통한 잡음 디커플링을 보여줍니다. 회로 1과 회로 2는 모두 동일한 리드를 통해 전원 전압과 접지 루프를 얻습니다. 회로 중 하나의 전압을 갑자기 개선해야 하는 경우 두 루프 사이의 공통 전력과 임피던스로 인해 다른 회로가 감소합니다.

• 누화 간섭

누화 간섭은 하나의 신호 라인에서 인접한 신호 라인으로의 간섭을 말하며 일반적으로 인접한 회로와 도체에서 발생하며 회로와 도체 사이의 상호 정전 용량 및 상호 임피던스를 특징으로 합니다. 예를 들어, PCB의 스트립 라인은 낮은 레벨의 신호를 가지며 병렬 와이어가 10cm보다 길면 크로스 토크가 발생합니다. 누화는 상호 커패시턴스를 통한 전기장에 의해, 상호 임피던스를 통한 자기장에 의해 발생할 수 있기 때문에 가장 먼저 가장 중요한 문제는 디커플링이 전기장(상호 커패시턴스) 디커플링 또는 자기장(상호 임피던스) 중 어느 디커플링이 주된 역할을 하는지 결정하는 것입니다. 전력 임피던스와 수신기 임피던스의 곱은 기준으로 볼 수 있으며 이는 회로와 주파수의 구성에 따라 달라집니다.

제품	메인 디커플링
<300 2	자기장
>1000 2	전기 분야
>300 2 , <1000 2	자기 또는 전기 분야

• 방사선 간섭

방사선 간섭은 자유 전자파에 의해 방출되는 방사선에 의해 유도되는 간섭을 나타냅니다. PCB의 방사 간섭은 케이블과 내부 라인 사이의 공통 모드 방사 간섭을 나타냅니다. 전자파가 송전선로에 비치면 전기장에서 CM(공통 모드)과 DM(차동 모드)으로 분류되는 작은 전압 소스가 분산된 선로 디커플링 문제가 발생합니다. CM 전류는 거의 동일한 진폭과 동일한 위상 위치를 갖는 두 리드의 전류를 말하며 DM 전류는 동일한 진폭을 갖지만 반대 위상 위치를 갖는 두 리드의 전류를 나타냅니다.

전자 장치의 PCB 설계에 대한 EMC 애플리케이션 전략

• ESD(정전기 방전) 보호

전자 장치의 PCB를 설계할 때 ESD는 직접 전도 또는 인덕턴스 감결합을 통해 흐르는 전류의 안정성에 영향을 미치므로 전자 제품 개발 요구 사항을 충족하기 위해 ESD 보호가 필요합니다. 전자 장치의 PCB 설계자는 전자 장치의 PCB 설계 과정에 EMC 기술이 배어 있는지 확인해야 합니다. 즉, 새로운 전자 제품을 개발하는 과정에서 도금된 스루 홀은 PCB에 위치해야 하고 도금된 스루 홀 설계 과정에서 금속 쉘의 외부 회로는 내부 회로와 연결되어야 하고 고정 나사는 연결부에 조립됩니다. 궁극적인 목표는 회로 고장으로 이어질 ESD의 현저함을 피하기 위해 우수한 내부 외부 등전위 환경을 구축하는 것입니다. 예를 들어, 일부 유형의 전자 장치는 EMC 기술의 적용을 강조하며 내부 회로와 LCD 인클로저 사이의 우수한 연결을 보장하기 위해 6개의 도금된 스루 홀을 배치해야 전체 PCB 설계가 크게 향상되었습니다. 또한 이러한 유형의 전자 장치는 신호 입력 및 출력 위치에 ESD 보호 부품을 배치하고 회로 작동 안정성을 저하시킬 수 있는 ESD의 돌출을 피하기 위해 정전기 링이 조립됩니다.

• 디커플링 커패시터 구성

전자 장치의 PCB 설계 과정에서 전원 시스템은 신호 무결성에 영향을 미치는 중요한 역할을 하므로 EMC 이론의 적용이 강조되어야 합니다. 디커플링 커패시터 구성 과정에서 노이즈 문제를 효과적으로 제어할 수 있도록 노이즈 간섭 현상을 마스터할 수 있는 동안 회로 실행을 시뮬레이션할 수 있습니다. 한편, 디커플링 커패시터 구성 과정에서 기술자는 EMC 기술의 조건을 충족하기 위해 10~100F 범위에서 유지되어야 하는 전원 필터 커패시턴스 입력 단자를 엄격하게 검사해야 합니다. 또한 전자 장치의 응용 수준을 높이려면 시스템 주파수를 15MHz 미만으로 제어해야 하며 디커플링 커패시터 구성은 집적 칩 위치에 위치해야 합니다.

• 열 설계

열 설계는 전자 장치의 성능에 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 열복사 및 환기의 영향으로 부품과 열원 사이의 거리를 표준 범위 내로 제어해야 하며, 콘덴서와 같은 부품 조립 과정에서 부품의 발열 정도를 수시로 점검해야 합니다. 또한, 고출력 부품을 조립할 때는 반드시 PCB 상단에 배치하여 최적의 열 설계를 수행하여 전체 PCB 설계 수준을 높일 수 있도록 하십시오.

• 선 길이 및 너비 디자인

전자 장치 PCB의 EMC 설계 과정에서 선폭과 길이는 신호 전송 효율과 직접적인 관련이 있습니다. PCB 설계자는 특히 최상의 회로 설계에 도달할 수 있는 전송 지연 효과를 면밀히 조사해야 합니다. 인쇄 도선의 인덕턴스 효과는 간섭을 유발하고 인쇄 도선의 길이는 간섭 효과에 비례하므로 인쇄 도선은 새로운 전자 장치의 개발 요구 사항에 맞게 짧고 넓은 상태로 제어해야 합니다. 예를 들어, 일부 유형의 전자 장치를 개발하는 과정에서 EM78860의 9번째 핀 XIN이 오실레이터 위치에 위치하고 리드가 DL16521 위치에 놓이도록 선 길이와 너비의 설계가 완전히 고려됩니다. 이 모든 것이 전체 EMC 설계 수준을 높입니다. 따라서 새로운 전자 장치의 개발 요구 사항을 완전히 충족시키기 위해서는 선의 길이와 너비의 과학화와 합리화를 강조하는 것이 매우 필요합니다.

전자 장치의 빠른 발전을 기반으로 PCB 설계는 PCB의 고효율 및 안정성에 대한 관심을 불러 일으키며 EMC 기술의 역할이 강조되고 있습니다. EMC 기술과 관련된 두드러진 문제는 선로 길이 및 폭 설계, 디커플링 커패시터 구성 및 ESD의 관점에서 다루어야 최상의 설계 효과를 얻을 수 있으며 이를 기반으로 전자 장치 설계의 실질적인 발전을 추진할 것입니다.

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