Экран печатной платы: Типы, Преимущества, и советы по макету

Печатная плата (Печатная плата) дизайнеры часто сталкиваются с электромагнитными помехами при компоновке плат. Они должны учитывать электромагнитную совместимость, чтобы соответствовать спецификациям системы.. Даже небольшие ошибки в компоновке могут вызвать электромагнитные осложнения., например, короткое замыкание или шум EMI/RFI. Вот тут-то и пригодится экран печатной платы.!

Что такое экран печатной платы?

Экран печатной платы — это корпус, который окружает вашу печатную плату, чтобы защитить ее и уменьшить электрические помехи.. Обычно он изготавливается из проводящего металлического материала, который действует как электромагнитный экран.. Наиболее распространенными материалами являются алюминий., сталь, и олово.

Экранирование может предотвратить короткое замыкание, защищая вашу печатную плату от контакта с другими компонентами или поверхностями.. Он также защищает от пыли и мусора, которые могут стать причиной короткого замыкания.. Кроме того, он блокирует электромагнитные помехи (ЭМИ) из радиоприемников, моторы, и другие источники, которые могут нарушить работу вашей чувствительной схемы..

Преимущества использования экрана печатной платы

Вот некоторые из ключевых преимуществ использования экранирования печатной платы.:

• Prevents short circuits – The shield prevents accidental shorts between припаять колодки или компоненты на печатной плате, изолируя электронику.
• 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, вибрация, и другие механические нагрузки.
• 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.

Типы экранирования печатных плат

Двумя распространенными методами экранирования являются радиочастотные. (РФ) экранирование и экранирование Arduino:

• PCB RF экранирование

Радиочастотное экранирование блокирует электромагнитные поля, электростатические заряды, и радиоволны. Распространенные решения для радиочастотного экранирования включают металлические банки., эластомерные материалы, ферритовые шарики и пластины, проводящая сетка, и изолированные наземные плоскости. Эти решения действуют как Клетки Фарадея, предотвращение повреждения чувствительных компонентов внешними помехами.

• Экранирование Ардуино

Шилды Arduino — это модульные печатные платы, которые прикрепляются к платам Arduino для добавления функциональности.. Например, беспроводной, Ethernet, GSM, и щиты для прототипирования расширяют возможности Arduino. Экранирующие контакты соединяют штабелируемые платы, избегая зарезервированных контактов, используемых для шин I2C и SPI.. С готовыми схемами и библиотеками кодов, Щиты Arduino обеспечивают более быструю реализацию по сравнению с нестандартными конструкциями..

Экранирование RF и Arduino имеет свои плюсы и минусы.. Радиочастотные экраны обеспечивают надежную защиту от электромагнитных помех, но их реализация может быть дорогостоящей и сложной.. Экраны Arduino доступны и просты, но обеспечивают менее специализированное экранирование.. Продуманная конструкция экранирования является ключом к сбалансированной защите., Стоимость, и сложность для данного приложения.

Как работает экран печатной платы?

Экран печатной платы сдерживает электромагнитные поля печатной платы и блокирует внешние электромагнитные помехи от других источников.. Проводящий корпус образует клетку Фарадея вокруг электроники., заставляя ЭМП течь вдоль внешней стороны экрана. Это предотвращает помехи компонентам внутри экранированной зоны..

Правильное заземление экрана также помогает поглощать излучаемые излучения и отводить их на землю.. Обычно имеются небольшие отверстия для обеспечения доступа к контрольным точкам., дисплеи, и контроль. Любые пробелы сведены к минимуму.

6 Советы по проектированию защиты от электромагнитных помех в макетах печатных плат

Для уменьшения электромагнитных помех в конструкциях печатных плат требуются тщательные методы компоновки.. После этого 6 Ключевые стратегии могут помочь справиться с электромагнитными помехами:

1. Используйте заземляющую пластину с низкой индуктивностью..

Выделите целый слой многослойные платы как наземный самолет. Увеличьте площадь заземления, чтобы уменьшить площадь индуктивной петли.. Это снижает сопротивление обратного пути тока., снижение синфазного шума и излучаемых излучений. Подключите все сигналы непосредственно к земле, используя переходные отверстия, чтобы избежать антенн обратного пути..

2. Экранирование чувствительных компонентов.

Используйте заземленные проводящие корпуса вокруг компонентов, подверженных помехам.. ЭМ поля индуцируют токи в экране, которые нейтрализуют падающие поля за счет отражения и поглощения.. Выберите подходящее экранирование, например банки., прокладки, или экраны в зависимости от требуемого затухания.

3. Управляйте импедансом с помощью согласованных линий передачи.

Сопоставьте импеданс трассы с импедансом источника и нагрузки, используя правила соотношения ширины/пространства.. Это предотвращает отражения и резонансы, вызывающие звон и электромагнитные помехи.. Следовать контролируемый импеданс проектирование на высокоскоростных трассах. При необходимости используйте шлейфы настройки импеданса и согласующие резисторы..

4. Обходные силовые шины с развязывающими конденсаторами.

Установите керамические развязывающие колпачки с низкой индуктивностью прямо на каждом выводе питания микросхемы.. Это обеспечивает резервуар заряда для обработки шума быстрого переключения., содержание силовых шин в чистоте. Используйте несколько конденсаторов с разными номиналами для охвата широкого частотного диапазона..

5. Разделение и фильтрация секций платы.

Перегородка на аналог, цифровой, высокоскоростной, и т. д. и сохраняйте сигналы локальными. Когда сигналы должны пересекать домены, фильтр с использованием ферритов, синфазные дроссели и конденсаторы. Это содержит шум в каждом разделе.

6. Организовать размещение компонентов.

Группируйте связанные компоненты вместе и ориентируйте единообразно.. Размещайте шумные цифровые схемы подальше от чувствительных аналоговых.. Эффективно прокладывайте трассы, чтобы минимизировать длину и количество пересечений.. Уменьшите влияние антенны с помощью периодических переходов на землю.

Выводы

Добавление надлежащего экрана печатной платы в ваш проект может помочь предотвратить проблемы, связанные с короткими замыканиями., ЭМИ/РЧ-помехи, и статические удары. Для полного сдерживания нежелательных электромагнитных помех необходима тщательная конструкция экранирования.. С прочным экраном, интегрированным в компоновку и корпус печатной платы., вы можете обеспечить надежную работу вашей электроники.