現已分享降低 EMI 的最佳 PCB 設計指南

電磁干擾的構成

我們從物理學中知道，自然界有四種基本力。 它們是強核力（結合中子和質子）、弱核力（允許放射性衰變）、重力（賦予物體重量或拉向更大的物體）和帶電粒子之間的電磁力（這是磁引力）。 在許多情況下，這種具有電和磁特性的吸引力是有利的。 例如，磁性元件用于促進電機中的定子圍繞轉子運動。 然而，在其他情況下，這種自然產生的力可能會給所需的電路操作帶來嚴重問題。

所有電子電路板的設計都是為了允許甚至增強電子流以實現某些性能目標。 這個動作——電流通過閉合路徑——產生一個向外投射并垂直于電流的磁場。 當現場附近有電子元件或信號路徑時，就會產生電磁干擾（EMI）。 對于許多 PCBA 設計，尤其是高速電路板，控制 EMI 量是必須全面管理的首要考慮因素。 對于帶有散熱器分類模塊的電路板，常見的方法是實施EMI濾波器設計雖然濾波器很有效，但作為電路板設計人員，了解其他降低EMI的PCB設計指南可能是你必須經常使用的工具。

EMC 和 EMI：有什么區別？

大多數PCBA并不是產品中唯一的電子或電氣設備。 因此，在深入研究電路板EMI問題之前，對EMI問題有一個宏觀或系統層面的了解是有幫助的。 正如電磁能從單個元件、導體或走線發射一樣，它也會從電路板本身輻射到環境中； 如果您以前沒有這樣做過，請將高斯計放在 PCB 附近，您將獲得讀數。 當多塊板靠近時，實現電磁兼容性或 EMC 非常重要。

EMC可以被認為是在電磁組件之間實現可接受的和諧或平衡，使得干擾最小或至少低到不會顯著干擾正常操作。 不幸的是，不可能消除所有 EMI； 然而，獲得 EMC 是。 EMI實際上是任何來自電磁源的干擾，通常是指對單個PCBA的干擾。 這種分類足以調查問題，因為最大限度地減少電路板上和來自電路板的 EMI 有助于電路板工作環境中的 EMC。

PCB的EMI從何而來？

電磁跨越無限的頻率范圍，幾乎無處不在。 而且，如下圖所示，它是由我們日常使用的很多工具、設備和產品產生的。

電磁頻譜

只要有電流存在，就會有EMI的可能。 對于PCBA來說，EMI的來源可分為以下幾類之一：

成分

電子元器件——尤其是處理器、FPGA、放大器、發射器、天線等高功率設備——可能對 EMI 產生重大影響。 此外，開關組件會產生破壞性干擾。

信號和軌道

EMI 也可能沿布線或引腳和連接器點產生。 例如，不平衡的差分對布線可能會導致信號沿傳輸路徑衰減和反射，這可能會嚴重影響信號完整性或準確識別信號的能力，從而導致不正確的電路行為。 此外，由于雜散電容，信號路徑和接地層之間可能會發生不必要的耦合。

外部來源

如果電路板距離輻射源（可能是另一塊電路板或元件）太近，則可能會將 EMI 引入您的 PCBA。 電路板環境中其他設備或裝置的振動或移動也可能產生諧波。

顯然，消除所有潛在的 EMI 源是一項艱巨的任務。 幸運的是，可以制定降低 EMI 的 PCB 設計指南，以幫助最大限度地減少噪聲并實現 EMC。

降低 EMI 的最佳 PCB 設計指南

了解可能影響電路板的 EMI 來源對于制定緩解 PCBA 性能持續威脅的策略至關重要。 此外，從源的角度來看，EMI，其中最小化方法是針對特定源的，可以很好地設計一套PCB設計指南來降低EMI。

降低元件EMI

如前所述，元件可能是電磁輻射的主要來源，這不僅會影響板上操作，還會損壞外部PCBA和電子電路。 因此，制定減輕其負面影響的措施（如下所列）對于良好的 EMI 降低指南至關重要。

如何降低元器件的EMI

盡可能選擇低功耗器件。

電路板上最大的 EMI 發生器之一是需要大量功率的組件。 隨著降低功耗的努力，通?？梢哉业讲粻奚δ芑蛸|量的替代方案。

隔離不同類型的組件

良好的設計實踐是始終將處理相同類型信號的組件放在一起。 例如，數字組件應靠近其他數字組件并與模擬設備隔離。

使用PCB圍欄

另一種降低 EMI 的方法是將組件或子電路封閉在柵欄內； 如PCB保護環、法拉第籠等。 這些還可以有效減少對電路板周圍環境的輻射。

采用散熱技術

對于電子元件來說，能量會產生熱量。 因此，高效的散熱器和通孔可以極大地幫助降低 EMI。除了降低元件的EMI外，布線的運行方式也會極大地影響電路板的EMI。

最小化 EMI 的 PCB 布局設計

布局電路板時最重要的考慮因素之一是間距。 這包括確保導電元件之間有足夠的間隙和爬電距離。

保持足夠的間隙對于最小化 EMI 至關重要

對于多層板，導電層和接地層之間的順序和距離也很重要。

如何降低信號和平面的 EMI

信號線之間留有足夠的間隙。

減少運行之間 EMI 的最重要因素是間距或間隙。 遵循 CM 的建議，該建議應基于 IPC 標準。

確保去耦和旁路電容器接地

雜散電容是難以避免的； 然而，可以通過將電容器盡可能靠近引腳接地來減輕其影響。

使用良好的 EMI 濾波

大多數設計，尤其是使用數字信號的設計，都包含會導致信號失真的開關器件。 在這些情況下，提高信號保真度的最佳方法是濾波。

最小化返回路徑的長度

接地回路應盡可能短。

確保差分接線相同

對于差分信號路徑，布線對必須相互鏡像。 這包括運行長度、銅重量和恒定間距。 如有必要，應使用曲折來保持長度和間距。

避免尖角

布線時，請使用圓邊而不是尖角，因為尖角可能會因改變特性阻抗而導致反射。

不要將導電層彼此相鄰放置