Escudo de PCB: Tipos, Beneficios, y consejos de diseño

Placa de circuito impreso (tarjeta de circuito impreso) Los diseñadores a menudo se enfrentan a interferencias electromagnéticas al diseñar tableros.. Deben considerar la compatibilidad electromagnética para satisfacer las especificaciones del sistema.. Incluso pequeños descuidos en el diseño pueden provocar complicaciones electromagnéticas., como cortocircuitos o ruido EMI/RFI. Aquí es donde resulta útil un blindaje de PCB!

¿Qué es un escudo de PCB??

Un protector de PCB es una carcasa que rodea su PCB para protegerla y reducir las interferencias eléctricas.. Generalmente está hecho de un material metálico conductor que actúa como escudo electromagnético.. Los materiales más utilizados son el aluminio., acero, y estaño.

El blindaje puede prevenir cortocircuitos al proteger su PCB del contacto con otros componentes o superficies.. También protege del polvo y la suciedad que podrían provocar cortocircuitos.. Adicionalmente, bloquea la interferencia electromagnética (EMI) de radios, motores, y otras fuentes que pueden alterar sus circuitos sensibles.

Beneficios de usar PCB Shield

Estos son algunos de los beneficios clave de usar un blindaje de PCB:

• Prevents short circuits – The shield prevents accidental shorts between soldar almohadillas o componentes en la PCB aislando la electrónica.
• Reduces EMI/RFI interference – Electromagnetic shielding blocks incoming and outgoing EMI/RFI noise that can interfere with your circuit operation.
• Protects from impacts – A rigid shield around the PCB helps protect from physical impacts, vibración, y otras tensiones mecánicas.
• Contains emissions – It blocks electromagnetic energy generated by your PCB from radiating out and interfering with nearby electronics.
• Improves safety – Shielding can reduce the risk of electric shocks by preventing contact with live components and circuitry.
• Allows prototyping – A shield lets you safely test and revise your PCB design more easily before creating a custom enclosure.

Tipos de blindaje de PCB

Dos métodos de protección predominantes son la radiofrecuencia. (RF) blindaje y blindaje Arduino:

• Blindaje PCB RF

El blindaje RF bloquea los campos electromagnéticos, cargas electrostáticas, y ondas de radio. Las soluciones comunes de blindaje de RF incluyen latas de metal., materiales elastómeros, perlas y placas de ferrita, malla conductora, y planos de tierra aislados. Estas soluciones actúan como jaulas de faraday, evitando que la interferencia externa altere los componentes sensibles.

• Blindaje Arduino

Los escudos Arduino son PCB modulares que se conectan a las placas Arduino para agregar funcionalidad.. Por ejemplo, inalámbrico, Ethernet, GSM, y los escudos de creación de prototipos amplían las capacidades de Arduino. Los pines blindados conectan las placas apilables y evitan los pines reservados utilizados para los buses I2C y SPI.. Con circuitos prediseñados y bibliotecas de códigos., Los escudos Arduino permiten una implementación rápida en comparación con los diseños personalizados.

Tanto el blindaje RF como el Arduino tienen ventajas y desventajas.. Los escudos de RF ofrecen una sólida protección contra EMI, pero su implementación puede ser costosa y compleja. Los escudos Arduino son asequibles y simples, pero proporcionan un blindaje menos especializado.. Un diseño de blindaje bien pensado es clave para equilibrar la protección, costo, y complejidad para una aplicación determinada.

¿Cómo funciona el escudo de PCB??

Un protector de PCB funciona conteniendo los campos electromagnéticos de la PCB y bloqueando la EMI externa de otras fuentes.. La carcasa conductora forma una jaula de Faraday alrededor de la electrónica., obligando a EMI a fluir a lo largo del exterior del escudo. Esto evita interferencias con componentes dentro del área blindada..

Una conexión a tierra adecuada del escudo también ayuda a absorber las emisiones radiadas y desviarlas a tierra.. Por lo general, se incluyen pequeñas aberturas para permitir el acceso a los puntos de prueba., muestra, y controles. Cualquier espacio se minimiza tanto como sea posible..

6 Consejos para diseñar blindaje EMI en diseños de PCB

La mitigación de la interferencia electromagnética en los diseños de placas de circuito impreso requiere técnicas de diseño cuidadosas. Siguiendo estos 6 estrategias clave pueden ayudar a controlar la interferencia electromagnética:

1. Utilice un plano de tierra de baja inductancia.

Dedica una capa entera a tableros multicapa como plano de tierra. Maximice el área del plano de tierra para reducir el área del bucle inductivo. Esto reduce la impedancia de la ruta de retorno actual., Reducir el ruido de modo común y las emisiones radiadas.. Conecte todas las señales directamente al plano de tierra mediante vías para evitar antenas de ruta de retorno..

2. Proteger componentes sensibles.

Utilice carcasas conductoras conectadas a tierra alrededor de componentes susceptibles a interferencias.. Los campos EM inducen corrientes en el escudo que anulan los campos incidentes mediante reflexión y absorción.. Elija blindaje apropiado como latas, juntas, o pantallas basadas en la atenuación requerida.

3. Controle la impedancia con líneas de transmisión adaptadas.

Haga coincidir la impedancia de traza con la impedancia de fuente y carga utilizando reglas de relación ancho/espacio. Esto evita reflexiones y resonancias que causan timbres y EMI.. Seguir impedancia controlada diseño en pistas de alta velocidad. Utilice terminales de ajuste de impedancia y resistencias de terminación según sea necesario.

4. Bypass de carriles eléctricos con condensadores de desacoplamiento.

Coloque tapas de desacoplamiento de cerámica con baja inductancia justo en cada pin de alimentación del IC. Esto proporciona una reserva de carga para manejar el ruido de conmutación rápida., mantener limpios los rieles eléctricos. Utilice múltiples condensadores con diferentes valores para apuntar a un amplio rango de frecuencia.

5. Separar y filtrar secciones del tablero..

Tablero de partición en analógico, digital, alta velocidad, etc. y mantener las señales locales. Cuando las señales deben cruzar dominios, filtrar usando ferritas, Choques y condensadores de modo común.. Esto contiene ruido en cada sección..

6. Organizar la colocación de componentes.

Los componentes asociados se agrupan y se orientan uniformemente.. Coloque los circuitos digitales ruidosos lejos de los analógicos sensibles.. Enrute los rastros de manera eficiente para minimizar la longitud y el cruce.. Reduzca los efectos de la antena con vías periódicas a tierra..

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Agregar un protector de PCB adecuado a su proyecto puede ayudar a prevenir problemas causados ​​por cortocircuitos, Ruido EMI/RFI, y choques estáticos. Se necesita un diseño de blindaje cuidadoso para contener por completo las interferencias electromagnéticas no deseadas.. Con blindaje robusto integrado en el diseño y la carcasa de la PCB, puede garantizar el funcionamiento confiable de sus dispositivos electrónicos.