EMC PCB:전자기 간섭에 대처하는 편리한 방법

전에 TV가 라디오 신호를 간섭하는 것을 본 적이 있습니까? 아니면 비행기에 탈 때 전자 기기의 전원을 끄는 이유가 궁금하신가요? 이유는 간단합니다. 전자기 간섭(EMI).EMI는 전자 장치에서 흔히 볼 수 있는 현상입니다. 그러나 여기서 질문은 다음과 같습니다. EMI를 어떻게 제어합니까? 여기에서 EMC PCB가 개입합니다. EMI를 제거할 수는 없지만 EMI의 영향을 줄이고 이 PCB 설계에 대한 간섭을 방지할 수 있습니다.

EMC PCB 및 설계 방법에 대해 자세히 알아보려면 계속 읽으십시오.

PCB의 EMI/EMC란 무엇입니까?

전자기 간섭

EMI는 전자 회로에 영향을 미치는 질병과 같습니다. 실제로 전자 회로의 신호 품질을 손상시키고 오작동을 일으키는 것은 전자 교란입니다. 또한 이 전자 교란은 전자 장치에서 전도 또는 복사를 통해 이동하는 에너지입니다.

흥미롭게도 EMI는 방해를 생성하는 장치와 근거리의 다른 장치에 영향을 줄 수 있습니다. 전자기 간섭은 모든 주파수에서 발생할 수 있지만 일반적으로 50MHz 이상에서 시작됩니다.

전자 기기

반면에 EMC(Electromagnetic compatibility)는 전자 시스템이 무거운 EMI를 방출하지 않고 작동할 수 있도록 합니다. 또한 시스템이 안전한 조건에서 작업할 때 최적의 성능을 결정할 수 있도록 합니다.

제작하는 모든 전자 장치는 EMI/EMC 표준에서 벗어나서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 EMI가 성능에 지속적으로 영향을 미칩니다. 따라서 PCB를 설계하는 동안 EMI를 제어해야 합니다.

또한 설계 완료 후 EMI를 제어하기가 쉽지 않습니다. 따라서 실제로 많은 돈을 지출하게 되며 문제가 해결되지 않을 수도 있습니다.

따라서 EMC 기판을 설계하려면 PCB 레이아웃, 부품 선택 및 회로 설계에 중점을 두어야 합니다.

EMI 및 EMC를 위한 설계 지침

전자기 간섭이 낮거나 0인 PCB를 설계할 수는 없지만 견딜 수 없는 EMI를 생성하지 않는 PCB를 만들 수는 있습니다. 원치 않는 EM 방출을 줄이는 데 도움이 되는 몇 가지 설계 지침이 있습니다.

1. 납 함유 기기보다 표면 실장 기기 사용

표면 실장 장치

EMI 표준을 유지하려는 경우 SMD가 구성 요소의 선택이 될 것입니다. 리드 구성 요소는 더 높은 인덕턴스 특성을 가지며 100MHz 이상의 주파수를 생성합니다. 이러한 이유로 보드에 여러 개의 관통 구멍 부품을 사용하면 과도한 노이즈가 발생할 수 있습니다.

그러나 표면 실장 장치는 인덕턴스가 낮고 밀도가 높습니다. 따라서 표면 실장 장치는 EMC/EMI 문제를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

2. 트레이스 레이아웃을 올바르게 배치하고 디자인하십시오.

PCB 트레이스

PCB에는 흔적 없이는 전류 전달 호환성이 없습니다. 그러나 경로에 굴곡이나 교차점이 있으면 안테나가 생성됩니다. 그리고 그것이 우리가 피하고 싶은 것입니다.

따라서 다음은 추적 디자인에 대한 몇 가지 표준 규칙입니다.

• 추적 사이에 항상 최소 3W의 공간을 두십시오(W는 너비). 또한 다른 경로에서 모든 신호를 분리해야 합니다. 이 규칙을 사용하면 인접 트레이스 간의 결합 및 혼선을 최소화할 수 있습니다.
• 궤적에 직각 굴곡을 사용하지 마십시오. 대신 45도 각도를 사용할 수 있습니다. 왜요? 직각으로 구부리면 커패시턴스가 증가하고 임피던스 값이 변경되어 반사가 생성될 수 있기 때문입니다.

직각 트레이스

• 라우팅할 때 차등 추적을 가깝게 유지하십시오. 결합 계수를 최대화하고 노이즈를 제어합니다.

• 필요한 경우에만 비아를 사용하십시오. 가능한 한 via를 사용하지 않도록 노력해야 합니다.

비아는 비아와 트레이스 간의 임피던스 차이로 인해 기생 인덕턴스를 유발할 수 있습니다. 그러나 비아 사용을 피할 수 없다면 접지 비아를 신호 비아에 가깝게 배치해야 합니다.

PCB 비아

• 스텁은 고주파수 및 민감한 추적에서 작동하지 않습니다. 스텁은 반사를 생성하고 잠재적으로 회로에 파장 안테나를 추가할 수 있습니다.

3. 적절한 접지면 사용

인덕턴스 값이 낮은 접지면만 사용해야 합니다. 그렇지 않으면 EMC 문제에 대처하려는 노력이 취소됩니다.

다행히 PCB의 접지 면적을 늘려 낮은 인덕턴스의 접지면을 얻을 수 있습니다. 또한 누화 및 EM 생성을 줄이는 데 도움이 됩니다. 저희가 추천하는 몇 가지 디자인 팁을 살펴보겠습니다.

참고:구성 요소를 접지 지점에 임의로 연결하지 마십시오. 좋은 습관이 아닙니다.

• 지상 평면에 공간을 절약할 필요가 없습니다. 대신 작은 인덕턴스 값의 이점을 얻으려면 모든 부분을 사용해야 합니다.
• 2층 PCB에 항상 접지면을 사용할 수는 없습니다. 그러나 접지 그리드를 사용할 수 있으며 그 사이의 거리에 따라 인덕턴스 값이 결정됩니다.
• 사실, EMC PCB에는 긴 리턴 경로가 필요하지 않습니다. 대신 짧은 반환 경로는 임피던스가 낮기 때문에 EMC 성능이 더 좋습니다.
• 또한 패러데이의 케이지 링으로 시끄러운 환경을 격리하십시오. 보드 가장자리에 지면을 포함하여 패러데이 케이지 링을 만들 수 있습니다. 그런 다음 케이지는 신호가 경계 외부로 라우팅되는 것을 방지합니다.
• 사실, 분할 조리개는 회로를 엉망으로 만들 수 있으므로 사용 방법에 주의하십시오. 분할 조리개는 임피던스를 증가시키는 불균일한 영역을 생성할 수 있습니다.
• 저속 회로를 전원판 가까이에 배치하고 고속 회로를 접지판 가까이에 배치해야 합니다.
• 떠 있는 구리 충전 영역을 남겨두지 마십시오. 항상 접지된 상태로 유지하십시오. 그렇지 않으면 안테나가 생성됩니다.

4. PCB 레이어를 정렬하는 방법

PCB의 레이어 배열도 EMC 성능을 결정합니다. 두 개 이상의 레이어 보드를 디자인하는 경우 전체 레이어를 접지면에 할당해야 합니다. 그러나 4레이어 보드는 접지면 아래에 전원면이 있어야 합니다.

다음은 PCB 레이어 배열을 위한 몇 가지 설계 지침입니다.

• 우선, 2층 보드의 접지면에 전체 레이어를 할당할 수 없는 경우 접지 그리드를 사용합니다.
• 다음으로, 특히 별도의 평면을 사용하는 경우 접지 트레이스가 전원 트레이스와 평행한지 확인합니다.
• 마지막으로, PCB 설계에 4개 이상의 레이어가 있는 경우 신호 레이어-접지 레이어-전력 레이어-신호 레이어와 같은 PCB 배열을 사용하는 것이 좋습니다.

5. 차폐를 활용하세요.

차폐는 EM 방출에 대응하는 효과적인 방법 중 하나입니다. 따라서 전도성/자성 물질을 사용하여 차폐 커버를 사용하면 외부 간섭으로부터 신호를 보호하고 정보 손실을 방지할 수 있습니다.

케이블 차폐 사용을 권장합니다. 왜요? 케이블, 특히 아날로그 및 디지털 신호를 전송하는 케이블은 EMI의 중요한 소스이기 때문입니다. 또한 이러한 케이블은 기생 커패시턴스와 인덕턴스가 높습니다.

그러나 케이블 차폐를 사용하면 이러한 EMI 문제를 방지할 수 있습니다.

5. 모든 민감한 구성요소 분리

전자 부품

모든 구성 요소를 함께 클러스터링하여 EMC 친화적 설계를 달성할 수 없습니다. 대신 디지털, 아날로그, 저속, 고속 및 전원 공급 신호와 같은 작동 신호에 따라 분리하십시오.

또 다른 할 일은 각 그룹의 신호 트랙을 분리하여 특정 영역에 배치하는 것입니다. 또한 하나의 신호가 다른 하위 시스템을 통해 흐를 경우 필터가 유용합니다.

EMC 표준

EMC 표준

다양한 버전의 EMC 표준이 있지만 대부분은 IEC 표준에서 영감을 얻습니다.

이러한 EMC 표준은 모든 전자 장치가 따라야 하는 두 가지 요구 사항을 만들었습니다. 이러한 요구 사항은 다음과 같습니다.

• 전자 기기는 부정적인 전자기 간섭을 생성하여 다른 기기에 전달해서는 안 됩니다.
• 전자 기기는 다른 기기의 EMI에도 저항해야 합니다.

다양한 EMC 표준에 대한 자세한 내용을 보려면 여기를 클릭하십시오.

PCB EMC 설계에 대한 기타 주의사항

다음은 EMC PCB 설계의 성능을 높이는 데 도움이 되는 몇 가지 팁입니다.

1. 먼저 오실레이터 레이아웃을 설계하거나 배치할 때 주의하십시오. 따라서 모든 오실레이터 탱크 루프를 아날로그 회로, 커넥터 및 저속 신호에서 멀리 유지해야 합니다. 이 팁은 보드의 PCB와 상자 공간에 적용된다는 점을 기억하십시오.

2. 또한 모든 PCB가 동일한 것은 아니라는 점을 알아야 합니다. 일부 설계에서는 노이즈를 필터링하기 위해 필터링된 커넥터가 필요할 수 있습니다. 또한 커넥터를 섀시와 PCB에 연결해야 합니다.

3. 다음으로 보드 가장자리 근처에서 고속 또는 잡음이 많은 라인을 실행하지 마십시오. 노이즈 트레이스는 노이즈를 쉽게 포착할 수 있으므로 노이즈를 생성하는 영역에서 멀리 떨어져 있어야 합니다. 이러한 영역에는 발진기 회로, 릴레이 드라이버, 커넥터 및 릴레이가 포함됩니다.

4. 또한 일부 PCB는 일부 라인에서 필터링이 필요할 수 있습니다. 이에 대한 쉬운 솔루션은 페라이트 비드입니다. 페라이트 비드는 고주파 신호를 제한하고 공급 라인을 분리하는 데 사용할 수 있습니다.

5. 설계에서 케이블 어셈블리를 발진기나 마이크로컴퓨터가 있는 섹션에서 멀리 떨어뜨리는 것을 잊지 마십시오. 케이블 어셈블리는 전체 회로에서 노이즈를 선택하고 전달하기 때문에 EMC의 성능을 저하시킬 수 있습니다.

EMI와 EMC의 차이점

앞서 언급했듯이 EMI는 데이터 또는 정보를 전송하거나 수신하는 다른 신호를 손상시키는 모든 노이즈입니다.

또한 EMI가 발생할 수 있는 두 가지 방법이 있습니다. 하나는 공기를 통하는 것이고 다른 하나는 도체가 그것을 다른 물질로 옮길 때 발생합니다(전도성 EMI).

이와 대조적으로 EMC는 위험한 수준의 EMI를 견디고 정상적으로 작동하는 장치의 능력입니다. 우수한 EMC 표준을 갖춘 장치는 견딜 수 없는 EMI를 생성하지 않으며 신호 및 작동을 방해하지 않습니다.

반올림

PCB 디자인

전자기 간섭은 정보 손실과 심각한 시스템 장애를 일으킬 수 있는 강력한 현상입니다. 범위 내의 모든 전자 장치를 방해할 수 있는 가상의 전자기 펄스와 유사합니다.

그러나 EMC 친화적인 보드로 EMI에 대응할 수 있습니다. 이 보드에는 신호 중단으로부터 보드를 보호하는 특정 내성이 있습니다. EMC PCB는 또한 높은 수준의 EMI를 생성하지 않으므로 주변 장치에 영향을 미치지 않습니다.

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