Comment réduire les EMI dans la conception de PCB?

Interférence électromagnétique (EMI) est un type d'interférence électromagnétique, dans lequel l'énergie est transmise d'un appareil électronique à un autre par rayonnement/conduction, et détruit la qualité du signal, provoquant des échecs. Il existe dans presque tous les coins de notre vie. Par exemple, quand notre téléphone portable est à proximité d'une radio en marche, nous entendrons un bourdonnement, qui est une interférence électromagnétique. Ce problème a toujours troublé les concepteurs de PCB, qui doivent s’assurer que les produits électroniques qu’ils conçoivent peuvent être conformes EMC(Compatibilité électromagnétique). En réalité, il est difficile d'éviter complètement les interférences électromagnétiques, mais nous pouvons réduire les EMI autant que possible pendant le processus de conception. Dans cet article, nous énumérons plusieurs règles de conception importantes pour réduire les interférences électromagnétiques dans les PCB. Plongeons dedans.

Quelles sont les causes des interférences électromagnétiques dans les PCB?

Il existe divers facteurs, qui contribuent à la génération d'interférences électromagnétiques dans les PCB:

• En raison de leur taux élevé de transitions d'état, les circuits numériques haute fréquence, notamment les microprocesseurs et les dispositifs de mémoire, peuvent en être la cause fréquente.
• Les alimentations à découpage et les transistors à commutation rapide sont les principaux émetteurs de rayonnements EMI en raison de leurs variations rapides de courant..
• Si les traces de signal sont conçues ou mal acheminées, en particulier celles qui transportent un signal haute fréquence, ils deviennent une source d'EMI puisqu'ils agissent comme des antennes.
• Les boucles au niveau du sol et une mauvaise mise à la terre sont également des sources d'interférences électromagnétiques dues aux courants parasites.. Quand les avions électriques ne sont pas reliés de manière transparente, ils créent des discontinuités d'impédance, conduisant en outre à des réflexions de signal et à des EMI.
• Ces problèmes peuvent être aggravés par un mauvais positionnement du composant et un blindage inadéquat., c'est pourquoi les EMI sont l'un des défis majeurs de la conception de PCB.

Pourquoi est-il important de réduire les EMI?

d'abord, il est conforme aux mesures réglementaires comme l'utilisation de la réglementation FCC et le marquage CE obligatoire sur les marchés où sont vendus les appareils électroniques. Le non-respect des directives pourrait entraîner une augmentation des dépenses telles que la refonte, entrée tardive du produit sur le marché, et éventuellement des problèmes juridiques.
Deuxièmement, la réduction des EMI améliore les performances et la qualité des éléments électroniques utilisés. Des niveaux élevés d'EMI peuvent affecter la qualité du signal à un niveau indésirable, entraînant une corruption des données, pannes systémiques ou panne totale de l’appareil. Dans les applications sensibles telles que les équipements médicaux ou l'électronique automobile, de tels problèmes pourraient être fatals.
Également, la diminution des EMI se traduit par une meilleure expérience utilisateur car le fonctionnement des appareils respectifs n'est pas affecté par d'autres appareils à proximité, comme par exemple un téléphone portable interférant avec une radio.
finalement, une bonne conception EMI entraîne également une amélioration de l'efficacité énergétique et de la dissipation thermique, se traduit par une durée de vie plus longue de la batterie dans les produits portables, et une durée de vie accrue du produit.

Principes clés de conception de la réduction des interférences électromagnétiques

Les problèmes CEM courants avec les PCB sont essentiellement liés à des défauts de conception résultant d'interférences provenant de traces., circuits, façons, et d'autres fonctionnalités associées sur le tableau. Cette section présentera les principes de base de la conception de PCB et les meilleures pratiques sous plusieurs aspects différents pour réduire les problèmes d'interférence électromagnétique.:

1. Avion au sol

• Maximiser la surface au sol:Sur un grand terrain, les signaux peuvent être dispersés plus facilement pour réduire la diaphonie et le bruit. Donc, nous devons augmenter la surface au sol à l'intérieur du PCB autant que possible. Si la couche de sol est trop petite, nous pouvons créer un PCB multicouche.
• Utilisez soigneusement les plans de sol divisés: Le fractionnement doit être effectué de manière sélective car si les plans de coupe sont mal positionnés, il est possible d'obtenir des antennes à fentes, ce qui améliorera le rayonnement EMI.
• Minimiser les connexions entre des plans de masse distincts: Idéalement, relier des plans de sol divisés à un seul endroit. Plusieurs points de connexions à la terre peuvent poser problème dans la mesure où ils introduisent des boucles, ce qui à son tour signifie des émissions supplémentaires de votre PCB.
• Optimisation du placement des condensateurs de dérivation: Soudez les condensateurs de dérivation ou de découplage au plan de masse de manière appropriée avec des chemins de courant de retour et des tailles de boucle minimisés., afin de réduire les EMI.

2. Disposition des traces

• Conception pliée: Remplacez les virages serrés à 90 degrés par des angles arrondis ou à 45 degrés. Cela aide à maintenir une impédance constante et réduit les réflexions du signal.
• Séparation des signaux: Il peut être souhaitable de filtrer les signaux à grande vitesse (comme par exemple les lignes d'horloge) de ceux à basse vitesse. Il est conseillé de séparer les signaux analogiques et numériques pour réduire le niveau d'interférence..
• Optimisation du chemin de retour: Conception courte, chemins de retour directs pour minimiser les zones de boucle et donc minimiser les EMI.
• Routage de paires différentielles: Acheminez les pistes différentielles à proximité pour obtenir un meilleur couplage et déplacer le bruit en mode commun, ce qui est moins problématique pour les entrées différentielles..
• Via Utilisation: Lors de la conception du PCB façons, cela doit être fait judicieusement car les vias provoquent une augmentation de l'amplitude du signal et apportent une inductance et une capacité supplémentaires. Pour le cas de paires différentielles, il faut essayer de minimiser autant que possible l'utilisation des vias. Uniquement en cas de nécessité utiliser un anti-pad ovale commun pour réduire la capacité parasite.

3. Disposition des composants

• Séparer l'analogique et le numérique:Si vous avez des circuits analogiques et numériques dans la même conception, protégez les circuits analogiques des circuits numériques et utilisez autant de couches que possible avec des masses séparées.
• Protéger l'analogique du haut débit:Appliquez une certaine protection en protégeant les circuits analogiques avec les signaux de terre. Dans les PCB multicouches, placer des plans de masse entre les traces analogiques et les signaux à grande vitesse.
• Gérer les composants haute vitesse: Réduire et séparer rapidement, petites pièces qui génèrent plus d'EMI. Minimisez le couplage des signaux à grande vitesse et assurez-vous qu'ils sont courts et situés près des plans de sol..

4. Blindage EMI
   

Si l'élimination complète des EMI n'est pas possible, il faut opter pour PCB blindage. Les circuits imprimés entiers sont tenus à l'écart des sources EMI à l'aide de blindages externes tels que des cages de Faraday, et des boucliers internes isolent les composants particulièrement sensibles à l'intérieur des cartes. Blindage des câbles, en utilisant des revêtements conducteurs ou des couvertures tressées, aide à contenir les signaux haute fréquence et à réduire la transmission EMI.

Dernières pensées

En conclusion, la réduction des interférences électromagnétiques est un aspect critique de la conception des PCB qui ne peut être négligé. Avec une compréhension des causes des EMI et des techniques de conception appliquées, un ingénieur peut produire des circuits plus fonctionnels sur le PCB qui peuvent fonctionner en toute sécurité contre les risques EMI. Puisque les appareils électroniques modernes sont de plus en plus sophistiqués et sont présents pratiquement dans tous les coins de notre vie., cela signifie également que le problème des EMI continuera à être de plus en plus critique à l'avenir. Bien que les problèmes de réduction des EMI puissent être complexes, Travailler avec des spécialistes fiables en conception de PCB peut changer la situation pour le mieux. C'est la place de MOKO qui entre dans l'image. Utiliser notre savoir-faire en conception de PCB hautes performances, nous sommes prêts à vous aider à résoudre les problèmes associés à la réduction des EMI et à vous aider à atteindre la compatibilité électromagnétique. Entrez en contact avec la technologie MOKO tout de suite!