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(多图) EMI/EMC设计讲座(七)印刷电路板的EMI噪讯对策技巧

作者:中国PCB技术网/于岳?? 2007年06月16日 ?? 收藏0

?????? 随着电子组件功能提升,各种电子产品不断朝向高速化方向发展,然而高性能化、多功能化、可携带化的结果,各式各样的EMC(Electro Magnetic Compatibility)问题,却成为设计者挥之不去的梦魇。

?????? 目前EMI(Electro Magnetic Interference)噪讯对策,大多仰赖设计者长年累积的经验,或是利用仿真分析软件针对框体结构、电子组件,配合国内外要求条件与规范进行分析,换句话说电子产品到了最后评鉴测试阶段,才发现、对策EMI问题,事后反复的检讨、再试作与对策组件的追加,经常变成设计开发时程漫无节制延长,测试费用膨胀的主要原因。

?????? EMI主要发生源之一亦即印刷电路板(Printed Circuit Board,以下简称为PCB)的设计,自古以来一直受到设计者高度重视,尤其是PCB Layout阶段,若能够将EMI问题列入考虑,通常都可以有效事先抑制噪讯的发生,有鉴于此本文要探讨如何在PCB的Layout阶段,充分应用改善技巧抑制EMI噪讯的强度。
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?????? 测试条件

?????? 如图1所示测试场地为室内3m半电波暗室,预定测试频率范围为30MHz~1000MHz的电界强度,依此读取峰值点(Peak Point)当作测试数据(图2)。

测试环境

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?????? 图3是被测基板A的外观,该基板为影像处理系统用电路主机板,动作频率为27MHz与54MHz,电路基板内建CPU、Sub CPU、FRASH,以及SDRAM×5、影像数据/数字转换处理单元、影像输出入单元,此外被测基板符合「VCCI规范等级B」的要求,测试上使用相同的电源基板(Board)与变压器(Adapter)。

被测板外观

 
?????? 首先针对被测基板A进行下列电路设计变更作业:

?????? ?CPU的频率线(Clock Line)追加设置EMI噪讯对策用滤波器(Filter),与频率产生器(Clock Generator)( 图4)。

?????? ?影像输出入单元追加设置Common mode Choke Coil(DLWxxx系列)(图5)

?????? ?各IC电源输入线的Bypass Condenser与电源之间,追加设置Ferrite Beads(图6)。

?????? ?追加设置Bypass Condenser,使各IC的所有电源脚架,全部从基板电源层(Plane)通过Bypass Condenser提供电源(图7)。

测试方法1
测试方法2


?????? 各种EMI噪讯对策

?????? a.EMI噪讯对策用电容

?????? 接着进行EMI测试获得图8的测试结果,根据测试结果再进行噪讯抑制设计作业,在此同时将设计变更的被测基板A的设计数据读入EMI噪讯抑制支持工具,并针对支持工具指出的主要部位,例如频率线、Bus导线Via周围,分散设置EMI噪讯对策用电容(图9),主要原因是信号导线的return路径如果太长或是非连续状态时,EMI噪讯有增大之虞,为了缩短Return路径,因此设置连接电源与接地的电容。

测试结果1
分散EMI


?????? 图10~图13是改变上述电容容量时的EMI噪讯测试结果,根据测试结果显示,依照图14的频率范围设置的大容量EMI噪讯对策用电容DuF,可以抑制低频噪讯Level。虽然设置电容增加PCB的容量负载,不过为了要抑制噪讯,设置在各部位的电容频率特性,却可以发挥预期的EMI噪讯抑制效果。

电容测试
电容特性


?????? 实际应用时只要在频率导线、Bus导线等高频导线


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