最佳EMI滤波器PCB布局指南
关键的外卖
电磁兼容性对EMI滤波器设计的重要性。
用于优化EMI滤波器设计和布局的设计工具。
如何为您的EMI滤光板设计优化EMC和可制造性。
测试PCBA的电磁性能
我清楚地记得，在我年轻的时候，我多次被告知，我本末倒置了。起初，这个告诫让我有点困惑。虽然我从来没有坐过马车，但我读到过马和马车很常见的时代，马总是牵着马车或马车。然而，这与我当时参与的任何活动的相关性似乎难以捉摸。我逐渐意识到，这句话的意思是，我没有正确的视角来成功地努力。
在开发电路板时，特别是在初始设计阶段，拥有适当的视角也是必要的。为了使设计成功，它必须在理解创造一个良好的制造和组装板，满足其性能标准的总体目标的情况下进行。对于今天几乎所有的pcba来说，这意味着最大化信号的完整性以及为电磁兼容性．从实现电磁的最佳平衡的角度出发，可以研制一套电磁干扰滤波器PCB布局指导方针，以优化电路板开发过程和最大限度地减少PCBA性能干扰或噪音的祸害。
电磁兼容性
通常认为电磁辐射只是pcba的问题，pcba包含产生和传输射频的组件，这些组件被FCC归类为有意散热器。虽然这些设备确实需要特别考虑，但这个假设是不完整的。事实上，有四类散热器定义下美国联邦通信委员会第47条规则和条例法典．
FCC散热器分类
偶然的散热器
不设计用于使用或产生高于9kHz电能的组件或设备被归类为附带散热器。虽然这些设备不需要设备授权，但它们仍然可能是不必要的破坏性干扰的来源。常见的产品包括电机(交流和直流)、电动工具和电灯开关。
无意的散热器
非故意散热器包括故意通过有线连接传输电能的设备。任何无线发射都被认为是无意辐射。大多数电子产品都属于这一类，通常包括数字逻辑电路。例如电脑、打印机、电话、遥控器和手表。
有意的散热器
射频设计或发射射频的指定设备被称为有意散热器。该类包括所有包含Wi-Fi和蓝牙设备的无线设备和板。
工业、科学和医疗设备
为电信目的以外的任何目的产生和/或发射辐射的其他设备被归为这一组。微波炉、弧焊机和荧光灯都属于这一类。
除了上述分类之外，需要在固定许可频谱下运行的产品(如电视发射机、海上和航空无线电、移动电话和基站)也被认为是射频设备，必须经过认证。
正如上面的清单所示，今天几乎所有电路板都可能有一个或多个辐射源，这些辐射源可能会干扰附近电子系统和电路板本身的操作。电磁兼容性(EMC)的目标是设计PCBA以最好地减轻这些干扰机会。获得良好的EMC需要在开发设计、制造和测试的所有阶段之间进行协调。然而，成功之路显然始于EMI滤波器设计，并需要结合最佳的EMI滤波器PCB布局指南。
优化EMI滤波器设计
如前一节所述，您的电路板或其运行的系统包含可归类为散热器的组件或设备的可能性非常高。此外，除非您的电路板是一个独立的设备，否则其电源直接或间接连接到市电线路，这也是电磁干扰的常见来源。EMI滤波器的目的是减轻来自此源对电路板的干扰。
EMI滤波器基本设计
EMI滤波器的设计范围可以从单一组件到具有专用电路的复杂网络，以减轻共模和差模噪声。下面列出了EMI滤波器设计的一些基本类型及其使用方法。
上表中列出的EMI滤波器类型对于电路板上的许多噪声源来说是一个很好的起点选择正确的组件．
电磁模拟技术
一旦决定了基本设计，就有必要根据电路和/或电路板性能规格对其进行优化。例如，如果您的EMI滤波器设计旨在驱动其他电路或电路板，则可能需要在设计中增加用于隔离、平滑或电气参数约束(例如固定电压或电流)的其他滤波元件。您能够满足这些电路需求的程度取决于可用的PCB设计和分析工具的功能和能力。
为了获得最佳效果，应该集成您的设计工具，其中必须包括EM模拟，如下图所示，使用Cadence 's Allegro with PSpice。
用PSpice分析低通EMI滤波器的响应
优化EMI滤波器设计通常需要在一定的电参数值和频率范围内评估性能。因此，在分析您的设计以获得最佳的EMI减轻或抑制时，效率和准确性是优质的设计过程属性从示意图过渡到布局．
最佳EMI滤波器PCB布局指南
正如所有电路板设计的情况一样，遵循良好的EMI滤波器PCB布局指南对于可制造性是必不可少的。再说一次，最好的设计需要采用合适的视角。
2-D PCB布局设计透视
在布置电路板时，首先要考虑的是组件足迹的位置——是否来自您的设计包图书馆或从外部源上传- - - - - -跟踪路由，空格，或板边间隙．这是2-D PCB布局设计视角，重点是电路板表面的布局。
二维PCB布局透视
这些设计参数很重要，应该根据指导方针进行选择，如下所示。
电磁兼容和可制造性表面EMI滤波器PCB布局指南
获取并遵循CM的DFM规则和指导方针。
确保pad和组件库匹配。
最大限度地扩大相邻元素(焊盘、走线和环形)之间的间距，以减少干扰。
根据信号类型划分组件。
确保迹线宽度和大小足以满足当前所需的容量。
确保阻抗匹配是必要的差分路由，最大功率传输等。
遵守板子清理规则，以促进去板子化。
对高辐射设备使用屏蔽。
充分利用丝印元件的极性和参考指标，以协助装配。
遵循PCB布局指南，包括上面的那些，其中降噪和高效的电路板建造是重点，将有助于确保您的电路板满足其EMC目标，并将很好地建造。然而，由于对小型电子产品功能不断增加的需求，今天大多数电路板都需要堆叠。
三维PCB布局设计透视
多人PCBA设计不再像以前那样是偶尔的活动。相反，今天大多数电路板设计都很小，人口密集，并包括多层。因此，还必须采用如下图所示的三维布局视角。
3D PCB布局视图
3-D视角与2-D视角相似，其位置、路径、间距和间隙仍然是主要考虑因素。但是，在本例中，路由包含一个垂直组件通过以及层或平面之间，其中间距对于实现EMC和促进首次正确(FTR)制造非常重要，如以下指南所示。
电磁兼容和可制造性堆叠EMI滤波器PCB布局指南
层数基于引脚密度，不同类型信号的数量，并在相同类型层之间提供良好的间距。例如，如果可能，低频信号面和高频信号面应该分开。
不要将两个信号层相邻放置。
对于过孔，使用正确的纵横比和使用最小的复杂性来制造，以满足您的设计要求。
应用良好的接地技术——例如，数字和模拟信号类型使用单独的平面，板接地采用一个中心点。
确保信号和接地面之间有足够的最小间距。
选择层材厚度以满足阻抗要求。
辐射产生热量。因此，应采取适当的散热技术。
除了上面的指导原则(对于PCB布局设计不是详尽的，但对于实现最佳的emc是必不可少的)之外，将对称应用到您的堆栈是一个很好的经验法则。
通过采用适当的视角，包括以尽可能获得最佳EMC为目标进行设计，并结合关注可制造性的2-D和3-D视角，并遵循良好的EMI滤波器PCB布局指南，您可以实现对电路板和安装电路板的电子系统的最小干扰的最佳设计。
有关优化EMI滤波器设计的更多信息，请查看此电子书电磁分析方法。
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