노트북 PCB 최적 EMC를 위한 3가지 핵심 설계 전략

노트북 PCB는 일반적으로 6층 또는 8층 회로 기판이 선택됩니다. 하지만 비용 고려 시 6층 PCB가 PCB 설계자에게 최적 선택입니다. 안타깝게도 6층 PCB EMC 설계는 보드 설계자를 괴롭혀 왔습니다.

노트북 개발 설계는 매우 복잡한 절차로 EMC 설계는 처음부터 끝까지 신중하게 고려해야 합니다. 사실 최적 EMC 달성은 이 문서에서 상세히 소개하고 논의할 3가지 핵심 고려 사항에 달려 있습니다.

첫 번째 고려 사항: 기획 설계

노트북 PCB 설계 과정에서 첫 단계는 기획 설계 구현, 즉 실제 개발 전 제품 전체 배치와 거시적 분포 결정입니다. 칩과 홀 위치 포함. 그런 다음 EMC 엔지니어가 EMC 평가를 수행하여 칩 위치와 홀 요구 사항을 조정하여 브리지 위치, 클럭 칩 위치, 배선 등 EMC 요구 사항에 부합하도록 합니다. 노트북 PCB 스케치를 그려 EMC 평가를 더 잘 수행할 수 있습니다.

EMC 평가는 주로 다음 측면을 다룹니다:

• 트레이싱 위치와 배선. LCD와 메인보드 간 연결 배선 또는 FFC-FPC 커넥터 배선 검사.
• PCB 높이 제한 검사. 고속 신호선은 앰비언트 구성과 함께하는 회로 기판인 제로 높이 영역에 배치할 수 없습니다. 앰비언트 구성에는 HDD, ODD 등이 포함됩니다.
• 인클로저 차폐 영역 검사. 고속 신호선은 노출 영역이나 분할 영역에 배치할 수 없습니다. 차폐 효율을 감소시키기 때문입니다. 예: 키보드 위치, 메모리 커버 등.
• 노트북 커버 검사. 하드웨어 커버 & 메모리 커버 포함, 접지점이 인클로저 차폐와 30mm마다 연결될 수 있도록.
• 각 유닛 소형 PCB 접지 검사 - 각 유닛 소형 PCB와 접지 간 나사로 완벽한 연결 보장하여 큰 접지 임피던스 방지 및 노이즈 신호 공간 복사 차단.
• 일부 특수 회로용 예약 접지점 유지로 낮은 접지 임피던스 보장.
• 전원 노이즈 영역 검사. 전원 영역 불안정은 전체 설계를 실패로 이끌거나 칩을 안정성에서 멀어지게 하여 각 칩에 불안정한 전원 공급과 교란 생성.
• 가장 중요한 규칙: PCB 상 주요 칩 레이아웃과 배선 추세 확인 및 검사.

두 번째 고려 사항: PCB 설계

PCB 설계는 EMC 달성의 중요한 링크로 우수한 PCB 설계는 최적 EMC 달성 전제 조건입니다. EMC 고려 없는 PCB 설계는 의심할 여지 없이 돈과 시간 낭비를 초래합니다. PCB 설계가 첫째로 물어야 할 질문은 전자기 간섭(EMI) 생성 원인과 전송 이유입니다. 이 두 질문에 정확히 답하지 않으면 최적 PCB 설계를 얻을 수 없습니다. 답은 다음 부분에서 논의됩니다. 이상적 PCB 설계 규칙: EMC를 설계 초기부터 고려하고 설계 합리성을 고수해야 합니다. 또한 저비용 배선 기술을 적용하는 것이 최선입니다. 상세 인쇄 회로 기판 설계 규칙:

• 고속 신호선은 커넥터 아래에 깔 수 없으며 전원 회로는 커넥터에서 멀리 떨어져야 합니다.
• 고속 신호선은 어떤 평면에서도 PCB 가장자리에 깔 수 없으며, 보드 가장자리와 해당 선 간 간격은 최소 50밀(1.27mm) 이상이어야 합니다.
• USB, LAN, PCI 카드 신호선은 고속 신호선에서 최대한 멀리 떨어뜨리거나 접지선으로 보호해야 합니다. 또한 접지 홀을 합리적으로 설계해야 합니다.
• 고속 신호선은 내부 레이어에 배치해야 합니다.
• 마이크/헤드폰은 아날로그 회로이므로 다른 회로와 최대한 격리해야 합니다.
• 클럭 신호선은 IC에서 나온 후 내부 레이어에 배치하고 I/O 인터페이스 신호선과 기타 트레이스에서 격리해야 합니다. 클럭 신호선은 레퍼런스 그라운드 평면 근처에 배치하여 이미지 효과를 개선해야 합니다. 또한 모든 클럭 신호 트레이스가 클럭 소스 근처에 있을 때 RC 단자 연결이 가능해야 합니다.
• 전원과 접지 레이아웃은 최대한 콤팩트하게 하여 루프 이슈 축소. 전원 간 모트 폭 15밀, 배선 없는 완전한 그라운드 평면. 분할 접지 축소, 과도 분할은 접지 임피던스 증가.
• 디커플링 커패시터 합리적 적용도 PCB 설계 핵심 관심사. 고속 신호선이 탑 레이어에서 바텀 레이어로 통과 금지, 접지 홀 구축으로 접지 임피던스 감소. 또한 디커플링 커패시터를 IC 단자와 각 전원 레이어에 추가. 최소한 디커플링 커패시터 위치는 사전 예약해야 합니다.
• 안티-EMI 부품을 용도와 가격에 따라 적절히 적용.

세 번째 고려 사항: PCB 검사

우선 엔지니어 마음에 한 개념을 심어야 합니다. 고주파에서 자유 공간 임피던스는 377옴입니다. 일반 EMI 공간 복사에서 신호 루프가 공간 임피던스와 등가될 수 있는 단계에 도달하면 신호가 공간으로 복사됩니다. 이 점을 이해하려면 신호 루프 임피던스를 낮추는 것이 필수적입니다.

신호 루프 임피던스 제어 주 방법은 신호 길이 단축과 루프 면적 축소입니다. 또한 적절한 단자 연결로 루프 반사 제어. 사실 신호 루프 제어 방법 중 하나는 핵심 신호 접지입니다. 배선 자체가 고주파에서 임피던스를 가지므로, 접지나 접지선을 통해 스루홀로 여러 번 접지 연결하는 것이 최선입니다. 많은 이런 설계가 클럭 신호 복사 초과 방지에 성공했습니다.

또한 신호가 분할 영역을 통과하지 않도록 하기 위해, 많은 엔지니어가 신호별로 접지를 분할하지만 배선 과정에서 잊어버립니다. 결과적으로 신호 루프가 넓은 영역을 커버하여 트레이스 길이가 증가합니다.

EMI 전송 부분에서, 바이패스 커패시터와 디커플링 커패시터를 합리적으로 적용하는 것이 중요합니다. 바이패스 커패시터는 칩 전원 핀과 접지선에 최소 리드로 배치해야 합니다. 디커플링 커패시터는 전류 수요 변화가 가장 큰 곳에 배치하여 배선 임피던스로 인한 전원/접지선 노이즈 커플링을 방지해야 합니다. 물론 자성 재료로 노이즈 흡수도 가능합니다. 인덕터로 노이즈 필터링도 가능하지만, 인덕터는 주파수 응답 범위가 있고 패키지도 주파수 응답을 결정한다는 점을 주의해야 합니다.

참고 자료

• 전자 제품 EMC 성능에 미치는 PCB 레이아웃 영향
• PCB EMC 설계 최초 성공 보장
• EMC 개선을 위한 PCB 파티셔닝 설계 규칙
• EMI와 EMC 자동화 도구 가장 포괄적 소개
• 노트북 PCB 조립 기술
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