Problemas de la aplicación de la tecnología EMC en el diseño de PCB de dispositivos electrónicos y las estrategias

En el desarrollo sostenible del diseño y la fabricación de IC (circuito integrado), la importancia de algunos problemas, como el retraso en la transmisión de la señal y el ruido, influye en la integridad de las señales. Por lo tanto, se debe prestar suficiente atención a los problemas en el proceso de diseño de PCB y se debe supervisar el flujo del proceso de los productos electrónicos, como la producción de prueba y los pasos de fabricación. Además, el diseño de PCB debe experimentar algunas mejoras para resolver estos problemas prominentes en el módulo de diseño tradicional y para realizar la aplicación razonable de la tecnología EMC (Compatibilidad electromagnética). Este artículo analiza principalmente las estrategias de aplicación de la tecnología EMC en el diseño de PCB para dispositivos electrónicos.

Descripción general y problemas de EMC

EMC se refiere a un tipo de capacidad en la que los dispositivos o sistemas son capaces de operar normalmente sin verse perturbados por interferencias electromagnéticas y de negarse a proporcionar perturbaciones electromagnéticas a cualquier parte del entorno del circuito.

Al diseñar PCB de dispositivos electrónicos, el problema de la interferencia de la señal generalmente surge con la diversidad de fuentes de perturbación de la señal. Por lo tanto, durante la transmisión de señales, la tecnología EMC con funciones de aislamiento, filtración, blindaje y conexión a tierra ayudará a mejorar todo el nivel de diseño de PCB.

En el proceso de aplicación de la tecnología EMC, para aumentar el efecto general de la aplicación, se debe probar la calidad de los componentes. Específicamente, en el proceso de construcción del sistema EMC, los componentes relacionados con la tecnología EMC deben probarse en términos de capacidad y capacidad de resistencia a la tensión a través de enfoques experimentales. Mientras tanto, en el proceso de inspección experimental, se debe prestar atención a la integridad de los problemas destacados y al tratamiento adecuado en el proceso de aplicación de componentes.

En el diseño de PCB, los principales problemas de EMC incluyen la interferencia de conducción, la interferencia de diafonía y la interferencia de radiación.

• Interferencia de conducción

La interferencia de conducción influye en otros circuitos mediante el desacoplamiento de conductores y el desacoplamiento de impedancia de modo común. Por ejemplo, el ruido ingresa a un sistema a través del circuito de alimentación cuyos circuitos de apoyo se verán influenciados por el ruido.

La Figura 1 muestra el desacoplamiento del ruido a través de la impedancia de modo común. Tanto el circuito 1 como el circuito 2 obtienen el voltaje de alimentación y el bucle de tierra a través del mismo cable. Si el voltaje de cualquiera de los circuitos necesita mejorar repentinamente, el otro circuito disminuirá debido a la potencia común y la impedancia entre dos bucles.

• Interferencia de diafonía

La interferencia de diafonía se refiere a la interferencia de una línea de señal a una línea de señal adyacente, que generalmente tiene lugar en el circuito y el conductor adyacentes y presenta capacitancia mutua e impedancia mutua entre el circuito y el conductor. Por ejemplo, una línea de tira en una PCB tiene una señal de bajo nivel y cuando los cables paralelos tienen una longitud superior a 10 cm, se producirá una diafonía. Debido a que la diafonía puede ser provocada por el campo eléctrico a través de la capacitancia mutua, por el campo magnético a través de la impedancia mutua, el primer y principal problema es determinar qué desacoplamiento tiene el papel principal, el desacoplamiento del campo eléctrico (capacitancia mutua) o el campo magnético (impedancia mutua). El producto de la impedancia de potencia y la impedancia del receptor se puede considerar como una referencia, que depende de la configuración entre los circuitos y la frecuencia.

• Interferencia de radiación

La interferencia de radiación se refiere a la interferencia provocada por la radiación liberada por ondas electromagnéticas libres. La interferencia de radiación en PCB se refiere a la interferencia de radiación de modo común entre los cables y las líneas internas. Cuando las ondas electromagnéticas brillan en las líneas de transmisión, surgirá un problema de desacoplamiento del campo eléctrico a las líneas con fuentes de voltaje pequeño distribuidas clasificadas en CM (modo común) y DM (modo diferencial). La corriente CM se refiere a la corriente de dos cables que tienen una amplitud casi equivalente y una posición de fase equivalente, mientras que la corriente DM se refiere a la corriente de dos cables que tienen una amplitud equivalente pero posiciones de fase contrarias.

Estrategias de aplicación de EMC en el diseño de PCB de dispositivos electrónicos

• Protección ESD (descarga electrostática)

Al diseñar PCB de dispositivos electrónicos, ESD tiene un impacto en la estabilidad del funcionamiento actual por medio de conducción directa o desacoplamiento de inductancia, lo que lleva a la necesidad de protección ESD para cumplir con el requisito de desarrollo de producción electrónica. Los diseñadores de PCB de dispositivos electrónicos deben asegurarse de que la tecnología EMC esté arraigada en el proceso de diseño de PCB de dispositivos electrónicos. Es decir, en el proceso de desarrollo de nuevos productos electrónicos, los orificios enchapados deben colocarse en la PCB y en el proceso de diseño de los orificios enchapados, el circuito externo en la carcasa metálica debe conectarse con el circuito interno y los tornillos fijos deben montarse en la conexión. El objetivo final es establecer un excelente entorno equipotencial interno-externo para evitar la prominencia de ESD que conducirá a la falla del circuito. Por ejemplo, algunos tipos de dispositivos electrónicos enfatizan la aplicación de la tecnología EMC y se deben colocar 6 orificios pasantes enchapados para garantizar una excelente conexión entre el circuito interno y la carcasa LCD, de modo que el diseño general de PCB se haya mejorado sustancialmente. Además, este tipo de dispositivos electrónicos dispone de componentes de protección ESD en el lugar de entrada y salida de la señal y se le ha ensamblado un anillo electrostático para evitar la prominencia de ESD que posiblemente disminuya la estabilidad del funcionamiento del circuito.

• Configuración del condensador de desacoplamiento

En el proceso de diseño de PCB de dispositivos electrónicos, el sistema de potencia juega un papel importante al influir en la integridad de la señal, por lo que se debe enfatizar la aplicación de la teoría EMC. En el proceso de desacoplamiento de la configuración del condensador, se puede simular el funcionamiento del circuito durante el cual se puede dominar el fenómeno de la interferencia del ruido para que el problema del ruido se pueda controlar de manera efectiva. Mientras tanto, en el proceso de desacoplamiento de la configuración del capacitor, los técnicos deben inspeccionar estrictamente el terminal de entrada de capacitancia del filtro de potencia que debe mantenerse en el rango de 10 a 100F para cumplir con las condiciones de la tecnología EMC. Además, la frecuencia del sistema debe controlarse a menos de 15 MHz para aumentar el nivel de aplicación de los dispositivos electrónicos y la configuración del capacitor de desacoplamiento debe colocarse en el lugar del chip integrado.

• Diseño Térmico

El diseño térmico es uno de los elementos más importantes que influyen en el rendimiento de los dispositivos electrónicos. Bajo la influencia de la radiación de calor y la ventilación, la distancia entre los componentes y la fuente de calor debe controlarse dentro del rango estándar y el grado de calor de los componentes debe inspeccionarse de vez en cuando en el proceso de montaje de componentes como los condensadores. Además, al ensamblar componentes con alta potencia, asegúrese de colocar esos componentes encima de las PCB para que se pueda realizar el mejor diseño térmico para aumentar el nivel general de diseño de la PCB.

• Diseño de largo y ancho de línea

En el proceso de diseño EMC de PCB de dispositivos electrónicos, el ancho y la longitud de la línea tienen una relación directa con la eficiencia de transmisión de la señal. Los diseñadores de PCB deben analizar especialmente el efecto de retardo de transmisión en función del cual se puede lograr el mejor diseño de circuito. El efecto de inductancia del cable impreso genera interferencia y la longitud del cable impreso es proporcional al efecto de interferencia, por lo que el cable impreso debe controlarse en condiciones cortas y anchas para cumplir con los requisitos de desarrollo de nuevos dispositivos electrónicos. Por ejemplo, en el proceso de desarrollo de algún tipo de dispositivo electrónico, el diseño de la longitud y el ancho de la línea se tiene en cuenta por completo para que el noveno pin XIN de EM78860 se coloque en la posición del oscilador y el conductor en el lugar de DL16521. se mantiene corto, todo lo cual aumenta el nivel general de diseño de EMC. Por lo tanto, es extremadamente necesario enfatizar la ciencia y la racionalización de la longitud y el ancho de la línea para cumplir con los requisitos de desarrollo de nuevos dispositivos electrónicos.

Basado en el rápido desarrollo de dispositivos electrónicos, el diseño de PCB ha despertado más atención a la alta eficiencia y estabilidad de los PCB, lo que lleva al énfasis en el papel de la tecnología EMC. Los problemas destacados relacionados con la tecnología EMC deben abordarse desde la perspectiva del diseño de la longitud y el ancho de la línea, la configuración del condensador de desacoplamiento y la ESD para lograr el mejor efecto de diseño, sobre la base del cual se impulsará el desarrollo sustancial del diseño de dispositivos electrónicos.

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