Problèmes d'application de la technologie CEM dans la conception de circuits imprimés d'appareils électroniques et stratégies

Dans le développement durable de la conception et de la fabrication de circuits intégrés (CI), l'importance de certains problèmes tels que le retard de transmission du signal et le bruit joue un rôle en influençant l'intégrité des signaux. Par conséquent, une attention suffisante doit être accordée aux problèmes dans le processus de conception de PCB et le flux de processus des produits électroniques doit être supervisé, comme les étapes de production d'essai et de fabrication. En outre, la conception des circuits imprimés devrait subir quelques améliorations afin de résoudre ces problèmes importants dans le cadre du module de conception traditionnel et de réaliser l'application raisonnable de la technologie CEM (compatibilité électromagnétique). Cet article traite principalement des stratégies d'application de la technologie CEM dans la conception de circuits imprimés pour les appareils électroniques.

Présentation et problèmes d'EMC

CEM fait référence à un type de capacité que les appareils ou systèmes sont capables de fonctionner normalement sans être perturbé par des interférences électromagnétiques et de refuser de fournir des perturbations électromagnétiques à toute partie de l'environnement du circuit.

Lors de la conception de circuits imprimés d'appareils électroniques, le problème des interférences de signal se pose généralement avec la diversité des sources de perturbation du signal. Par conséquent, lors de la transmission du signal, la technologie CEM avec des fonctions d'isolation, de filtration, de blindage et de mise à la terre contribuera à améliorer l'ensemble du niveau de conception du PCB.

Dans le processus d'application de la technologie EMC, afin d'augmenter l'effet global de l'application, la qualité des composants doit être testée. Plus précisément, dans le processus de construction du système CEM, les composants concernés par la technologie CEM doivent être testés en termes de tenue en tension et de capacité par des approches expérimentales. Pendant ce temps, dans le processus d'inspection expérimentale, une attention particulière doit être accordée à l'intégrité des problèmes importants et à la gestion appropriée dans le processus d'application des composants.

Dans la conception de circuits imprimés, les principaux problèmes de CEM incluent les interférences de conduction, les interférences de diaphonie et les interférences de rayonnement.

• Interférence de conduction

Les interférences de conduction influencent les autres circuits par le découplage des conducteurs et le découplage de l'impédance en mode commun. Par exemple, le bruit pénètre dans un système via un circuit d'alimentation dont les circuits de support seront influencés par le bruit.

La figure 1 montre le découplage du bruit par l'impédance de mode commun. Le circuit 1 et le circuit 2 obtiennent la tension d'alimentation et la boucle de masse via le même fil. Si la tension de l'un des circuits doit soudainement s'améliorer, l'autre circuit diminuera en raison de la puissance commune et de l'impédance entre deux boucles.

• Interférence de diaphonie

L'interférence de diaphonie fait référence à l'interférence d'une ligne de signal à une ligne de signal adjacente, qui se produit généralement sur le circuit et le conducteur adjacents et présente une capacité mutuelle et une impédance mutuelle entre le circuit et le conducteur. Par exemple, une ligne à ruban sur un circuit imprimé a un signal de faible niveau et lorsque les fils parallèles mesurent plus de 10 cm, une diaphonie apparaît. Étant donné que la diaphonie peut être suscitée par un champ électrique via une capacité mutuelle, par un champ magnétique via une impédance mutuelle, le premier et principal problème est de déterminer quel découplage a le rôle principal, le découplage du champ électrique (capacité mutuelle) ou le champ magnétique (impédance mutuelle). Le produit de l'impédance de puissance et de l'impédance du récepteur peut être considéré comme une référence, qui dépend de la configuration entre les circuits et la fréquence.

Produit	Découplage principal
<300 2	Champ magnétique
>1000 2	Champ Électricité
>300 2 , <1000 2	Champ magnétique ou électrique

• Interférence de rayonnement

Les interférences de rayonnement font référence aux interférences induites par le rayonnement émis par une onde électromagnétique libre. L'interférence de rayonnement dans le PCB fait référence à l'interférence de rayonnement en mode commun entre les câbles et les lignes intérieures. Lorsque l'onde électromagnétique brille sur les lignes de transmission, un problème de découplage se posera du champ électrique aux lignes avec les petites sources de tension distribuées classées en CM (mode commun) et DM (mode différentiel). Le courant CM fait référence au courant provenant de deux fils qui ont une amplitude presque équivalente et une position de phase équivalente, tandis que le courant DM fait référence au courant provenant de deux fils qui ont une amplitude équivalente mais des positions de phase opposées.

Stratégies d'application EMC dans la conception de circuits imprimés d'appareils électroniques

• Protection ESD (décharge électrostatique)

Lors de la conception de circuits imprimés d'appareils électroniques, l'ESD a un impact sur la stabilité du fonctionnement du courant au moyen d'une conduction directe ou d'un découplage d'inductance, ce qui conduit à la nécessité d'une protection ESD pour répondre aux exigences du développement de la production électronique. Les concepteurs de circuits imprimés d'appareils électroniques doivent s'assurer que la technologie CEM est intégrée dans le processus de conception des circuits imprimés des appareils électroniques. C'est-à-dire que, dans le processus de développement de nouveaux produits électroniques, les trous métallisés doivent être positionnés sur le PCB et dans le processus de conception des trous métallisés, le circuit extérieur sur la coque métallique doit être connecté au circuit intérieur et les vis fixes doivent être assemblé à la connexion. L'objectif ultime est d'établir un excellent environnement équipotentiel interne-externe afin d'éviter la proéminence des décharges électrostatiques qui entraîneront une défaillance du circuit. Par exemple, certains types d'appareils électroniques mettent l'accent sur l'application de la technologie CEM et 6 trous traversants plaqués doivent être disposés afin d'assurer l'excellente connexion entre le circuit interne et le boîtier LCD afin que la conception globale du circuit imprimé ait été considérablement améliorée. En outre, ce type d'appareils électroniques dispose des composants de protection ESD à l'endroit de l'entrée et de la sortie du signal et un anneau électrostatique y a été assemblé afin d'éviter la proéminence de l'ESD qui diminue éventuellement la stabilité du fonctionnement du circuit.

• Configuration du condensateur de découplage

Dans le processus de conception de circuits imprimés d'appareils électroniques, le système d'alimentation joue un rôle important en influençant l'intégrité du signal, de sorte que l'application de la théorie CEM doit être soulignée. Dans le processus de configuration du condensateur de découplage, le fonctionnement du circuit peut être simulé au cours duquel le phénomène d'interférence de bruit peut être maîtrisé afin que le problème de bruit puisse être efficacement contrôlé. Pendant ce temps, dans le processus de découplage de la configuration du condensateur, les techniciens sont tenus d'inspecter strictement la borne d'entrée de capacité du filtre de puissance qui doit être maintenue dans la plage de 10 à 100F afin de répondre aux conditions de la technologie EMC. En outre, la fréquence du système doit être contrôlée à moins de 15 MHz afin d'augmenter le niveau d'application des appareils électroniques et la configuration du condensateur de découplage doit être positionnée à la place de la puce intégrée.

• Conception thermique

La conception thermique est l'un des éléments les plus importants qui influencent les performances des appareils électroniques. Sous l'influence du rayonnement thermique et de la ventilation, la distance entre les composants et la source de chaleur doit être contrôlée dans la plage standard et le degré de chaleur des composants doit être inspecté de temps à autre lors du processus d'assemblage des composants tels que les condensateurs. De plus, lors de l'assemblage de composants à haute puissance, assurez-vous de placer ces composants au-dessus des PCB afin que la meilleure conception thermique puisse être réalisée pour augmenter le niveau de conception global des PCB.

• Conception de la longueur et de la largeur des lignes

Dans le processus de conception CEM des circuits imprimés d'appareils électroniques, la largeur et la longueur de la ligne ont des relations directes avec l'efficacité de transmission du signal. Les concepteurs de PCB doivent particulièrement examiner l'effet de retard de transmission sur la base duquel la meilleure conception de circuit peut être atteinte. L'effet d'inductance du fil imprimé entraîne des interférences et la longueur du fil imprimé est proportionnelle à l'effet d'interférence, de sorte que le fil imprimé doit être contrôlé dans des conditions courtes et larges pour répondre aux exigences en développement des nouveaux appareils électroniques. Par exemple, dans le processus de développement de certains types d'appareils électroniques, la conception de la longueur et de la largeur de la ligne est prise en compte de manière à ce que la 9ème broche XIN de EM78860 soit placée à la position de l'oscillateur et le fil à la place de DL16521 est court, ce qui augmente le niveau global de conception CEM. Par conséquent, il est extrêmement nécessaire de mettre l'accent sur la scientisation et la rationalisation de la longueur et de la largeur des lignes pour répondre pleinement aux exigences de développement de nouveaux appareils électroniques.

Basée sur le développement rapide des appareils électroniques, la conception des PCB a attiré davantage l'attention sur la haute efficacité et la stabilité des PCB, ce qui conduit à mettre l'accent sur le rôle de la technologie EMC. Les principaux problèmes concernant la technologie CEM doivent être traités du point de vue de la conception de la longueur et de la largeur de la ligne, de la configuration des condensateurs de découplage et de l'ESD afin d'atteindre le meilleur effet de conception, sur la base duquel le développement substantiel de la conception des appareils électroniques sera poussé.

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