PCB EMI, EMS eta EMC: Definizioak eta Diseinu Aholkuak

PCB diseinuan, EMC (bateragarritasun elektromagnetikoa) interferentzia gehiegirik ez igortzen edo inguruneak gehiegi asaldatzen ez duen plaka baten helburua da; EMI nahi gabeko interferentzia bera da, eta EMS plakaren kanpoko asaldurak jasateko joera. EMC lortzea gehienbat diseinu arazo bat da, lur-plano sendoak, korronte begizta txikiak, itzulera bide jarraituak, desakoplamendu ona eta iragazketa zentzuzkoa. Gida honek hiru terminoak argitzen ditu, interferentzia nondik datorren azaltzen du eta produktu bat bateragarria eta betetzen duten PCB diseinu teknikak eta probak azaltzen ditu.

EMI, EMS eta EMC: Definizioak eta Desberdintasunak

Hiru terminoak erlazionatuta daude baina desberdinak dira, eta nahasteak eskakizun nahasiak sortzen ditu.

Laburbilduz, EMC lortzen da plaka batek EMI gutxi igortzen duenean eta inguruko EMIa onartzen duenean (immunitate ona, EMS baxua). Bi erdiak, igortzen ez denean eta asaldatzen ez denean, biak bete behar dira. Isila baina hauskorra den plaka bat, edo sendoa baina zaratatsua dena, ez da elektromagnetikoki bateragarria.

Zerk eragiten du EMI PCB batean?

Interferentziak korronte eta tentsio aldakorrek sortzen dituzte, beraz, seinale azkarrenak eta zorrotzenak dira iturri handienak.

• Ertzak azkar aldatzeko. Tentsio eta korronte trantsizio azkarrek irradiatzen duten maiztasun handiko energia dute.
• Korronte-begiztak. Edozein korronte-begiztek antena baten moduan jokatzen du; zenbat eta begizta handiagoa izan, orduan eta gehiago erradiatuko du eta orduan eta gehiago jasoko du.
• Erlojuak eta harmonikoak. Erloju-seinale periodikoek energia handia sortzen dute erloju-maiztasunean eta bere harmonikoetan.
• Elikatze-iturrien kommutazioa. Kommutazio-erreguladoreak zarata erradiatuaren eta eroanaren iturri lokal intentsoak dira.

Gai errepikaria korronte-begizta da. Igorpen eta suszeptibilitate arazo gehienak begiztaren azalerara murrizten dira: begizta txiki bat interferentziaren transmisore eta hartzaile txarra da aldi berean. Horregatik, EMC diseinuaren zati handi bat itzulera-korrontea nondik doan kontrolatzea da, abiadura handiko diseinuarekin partekatzen den kezka bat.

Isurketak vs. immunitatea: EMCren bi aldeak

Betetzeak bi aurpegi ditu, eta diseinu batek biak jorratu behar ditu.

Emisioak

Isurketak produktuak igortzen dituen EMIak dira, isurketa erradiatuak (espazioan zehar) eta isurketa eroanak (kableetan eta linea elektrikoetan zehar) gisa neurtuak. Araudiak mugatzen du produktu batek zenbat isur dezakeen beste ekipamendu batzuk ez eragozteko.

Baztertzea

Immunitatea beste alde batetik da: produktuak funtzionatzen jarraitu behar du kanpoko asalduraren eraginpean dagoenean, hala nola deskarga elektrostatikoa, trantsizio azkarrak eta eremu erradiatuak. Immunitate onak suszeptibilitate txikia esan nahi du. Diseinu aukera berdin askok, lur sendoek eta begizta txikiek, isurketak eta immunitatea hobetzen dituzte aldi berean, eta horregatik dira EMC diseinuaren oinarria, eta ez bigarren mailako pentsamenduak.

EMI murrizteko PCB diseinu teknikak

EMC gehienbat taula gainean irabazten edo galtzen da. Teknika gutxi batzuek egiten dute lan gehiena.

Pilaketa eta itzulera bidearen eginkizuna

Tresnarik indartsuena seinale-geruza bakoitzaren ondoan dagoen erreferentzia-plano jarraitu bat da, beraz, itzulera-korrontea seinalearen azpitik zuzenean igarotzen da ahalik eta begizta txikienean. Plano hori zatitzeak, edo seinalea hutsune batetik bideratzeak, itzulera-korrontea desbideratzera behartzen du, irradiatzen duen begizta handi bat sortuz. IC bakoitzaren ondoan jarritako desakoplamendu-kondentsadoreek lan bera egiten dute potentzia-hornidura begiztarentzat. Aukera hauek diseinuan eta pilaketan daude, PCB fabrikazioan zehar ezartzen dena, eta diseinu-berrikuspen batek aztertzen dituenak dira, hain zuzen ere.

EMC diseinu akats ohikoenak

Diseinu akats errepikakor gutxi batzuek eragiten dituzte EMC akats gehienak, eta bakoitzak konponbide argi bat du.

Kontuan izan konponketa guztiak oinarri berberetara itzultzen direla: itzulera-korrontea begizta txiki eta jarraitu batean mantendu, lokalki deskonektatu eta babesak behar bezala lurrera konektatu. Diseinuan akats hauek saihestea askoz merkeagoa da isuriak betetze-laborategi batean bilatzea baino.

PCB babesa eta iragazketa

Diseinua bakarrik nahikoa ez denean, babesteak eta iragazteak beste kontrol geruza bat gehitzen dute.

• Taula-mailako ezkutuak. Sekzio zaratatsu edo sentikor baten gainean dauden metalezko latek eremuak eduki edo blokeatzen dituzte.
• Iragazkia. S/I lineetako eta elikatze sarrerako blokeko iragazkiek zarata eroaten zuten sartuz edo irtetean.
• Inpedantzia kontrolatua eta galera txikiko materiala. Seinale garbi eta ondo egokituek gutxiago irradiatzen dute, eta horixe da non galera txikiko plakak eta egokia maiztasun handiko materialak diseinu azkarretan laguntza.

Babesa gai sakonagoa da berez, baina printzipioa sinplea da: ezabatu ezin duzun energia eduki eta bestela hartuko lituzkeen bideak iragazi. Babesak eta iragazkiak diseinu ona osatzen dute; ez dute ordezkatzen.

EMC Arauak eta Betetzea (FCC, CISPR, CE)

Produktu gehienek EMC araudia bete behar dute saldu aurretik, eta aplikagarria den estandarra merkatuaren eta produktu motaren araberakoa da.

Muga zehatzak eta proba-metodoak aldatu egiten dira, baina egitura koherentea da: isurtzen duzunaren mugak eta jasan behar dituzun gutxieneko asaldura-mailak. Zein estandar aplikatzen diren jakiteak diseinua baldintzatzen du goiz, EMC egokitzapena proba huts baten ondoren motela eta garestia baita.

EMC probak egiteko metodoak

Betetzea probek frogatzen dute, eta horiek EMCren bi aldeak islatzen dituzte.

• Erradiazio-emisioak. Produktuak maiztasun-tarte batean espaziora igortzen duen energia neurtzen du.
• Eroandako emisioak. Produktuak bere energia- eta seinale-lineetara bidaltzen duen zarata neurtzen du.
• Immunitate probak. Produktua deskarga elektrostatiko, eztanda azkar, igoera eta eremu erradiatzaileen eraginpean jarri, funtzionatzen jarraitzen duela baieztatzeko.

Txartel bat huts egiten duenean, askotan goiko oinarrizko puntuak konpondu behar dira, itzulera-bidea estutuz, desakoplamendua gehituz, plano-tarte bat itxiz edo babes-mekanismo edo iragazki bat jarriz. Hauek diseinuan harrapatzea askoz merkeagoa da proba huts egin ondoren baino, eta horregatik hobe da EMC diseinu-sarrera gisa hartzea, ez azken oztopo gisa.

Nola diseinatu PCB bat EMCrako

EMC gainditzeko modurik fidagarriena lehenengo diseinu erabakitik bertatik diseinatzea da.

• Planifikatu pilaketa. beraz, seinale bakoitzak erreferentzia-plano jarraitu eta aldameneko bat du.
• Mantendu begiztak txikiak erlojuetarako, kommutazio-nodoetarako eta abiadura handiko seinaleetarako.
• Deskonektatu IC guztiak kondentsadoreak potentzia-pinen ondoan jarrita.
• Zatitu taula beraz, atal zaratatsuak (etengailuak, irratiak) atal sentikorretatik bereizten dira.
• Planifikatu S/I iragazketa eta edozein babes diseinua izoztu baino lehen.

Erabaki hauek ia ez dute ezer kostatzen diseinu-garaian, eta asko egokitzeko. Hasieratik hartuta, fabrikazio-prozesuan zehar eta PCB muntaketa fidagarrian eta bolumen-eraikuntzetan jarraitzen dute. Bero handia eta EMC eskakizunak dituzten plaketarako, metalezko nukleoko muntaketa bezalako substratu batek ere eragina izan dezake.

EMC-k isila eta sendoa den plaka bat esan nahi du; horretara iristeko, korronte-begiztak plano solidoekin kontrolatzen dira, desakoplatzen dira, itzulera-bide jarraituak dituzte eta babes eta iragazketa zentzuzkoak dituzte, eta gero emisio eta immunitate-probekin egiaztatzen dira. Hasieratik diseinatu horretarako eta betetzeari jarraitzen dio. Highleap Electronics-i eta gure fabrikazio eta muntaketa gaitasunei buruz gehiago irakur dezakezu.

Galdera arruntak

Zein da EMI, EMS eta EMC arteko aldea?

EMC (bateragarritasun elektromagnetikoa) da helburu nagusia: ingurunean funtzionatzen duen gailu bat, asaldura jasanezinak eragin edo jasan gabe. EMI gailu batek igortzen duen nahi gabeko interferentzia da, eta EMS kanpoko interferentziarekiko duen suszeptibilitatea. Produktu bateragarri batek EMI gutxi igortzen du eta immunitate ona du (EMS baxua).

Zerk eragiten du EMI PCB batean?

Korronte eta tentsio aldakorrak: kommutazio-ertz azkarrak, erloju-seinaleak eta haien harmonikoak, kommutazio-elikadura-iturriak, eta batez ere antena gisa jokatzen duten korronte-begiztak. Zenbat eta begizta handiagoa izan, orduan eta gehiago erradiatzen eta jasotzen du. EMI arazo gehienak begiztaren azalera eta itzulera-korrontearen bideak kontrolatzera mugatzen dira.

Zein da EMC diseinu teknikarik garrantzitsuena?

Seinale-geruza bakoitzaren ondoan dagoen erreferentzia-plano (lurra) jarraitu bat, beraz, itzulera-korrontea seinalearen azpitik zuzenean igarotzen da ahalik eta begizta txikienean. Plano hori zatitzeak edo tarte baten zehar bideratzeak irradiatzen duen itzulera-begizta handi bat behartzen du. Plano solidoek eta begizta-eremu minimoak ia beste guztiaren oinarrian daude.

Desakoplatzeko kondentsadoreek laguntzen al dute EMCrekin?

Bai. IC bakoitzaren elikatze-pinen ondoan jarritako desakoplamendu-kondentsadoreek (bypass) korronte iragankorra hornitzen dute tokian tokiko, elikatze-hornidura begizta eta bestela irradiatuko lukeen zarata murriztuz. Hornidura egonkortzen dute, bai isurketak bai immunitatea hobetuz. Pinen ondoan jartzeak balioa bezainbesteko garrantzia du.

EMCrako blindatzea beharrezkoa al da, ala diseinuak bakarrik egin dezake?

Diseinu onak, plano sendoek, begizta txikiek, desakoplamenduak eta inpedantzia kontrolatuak EMC arazo asko konpontzen dituzte blindajerik gabe. Blindajeek eta iragazkiek kontrola gehitzen dute diseinua bakarrik nahikoa ez denean, adibidez, irrati-sekzio zaratatsu batean edo S/I lineetan. Diseinu ona osatzen dute, ordezkatu beharrean.

Zein EMC estandar bete behar ditut?

Merkatuaren eta produktuaren araberakoa da: FCCren 15. zatiak AEBko emisioak arautzen ditu, EBko EMC Zuzentarauak (CE) Europako emisioak eta immunitatea hartzen ditu barne, CISPRk emisio-muga erabilienak ematen ditu, eta IEC 61000 serieak immunitate-probak definitzen ditu. Identifikatu aplikagarriak diren estandarrak goiz, diseinua moldatzen baitute.

Nola egiaztatzen da EMC?

Bi aldeak probatuz: erradiazio- eta eroanezko igorpenek produktuak igortzen duena neurtzen dute, eta immunitate-probek deskarga elektrostatikoa, trantsizio azkarrak, igoera-tentsioak eta erradiazio-eremuak aplikatzen dituzte funtzionatzen jarraitzen duela baieztatzeko. Matxura normalean itzulera-bideak estutuz, desakoplamendua gehituz, plano-tarteak itxiz edo babesa edo iragazketa gehituz konpontzen dira.

Zergatik eragiten du lur-planoko hutsune batek EMI?

Itzulerako korrontea bere seinale-trazaren azpitik igarotzen da modu naturalean, baina erreferentzia-planoko zirrikitu edo zatiketa batek bide hori blokeatzen du eta korrontea tartearen inguruan desbideratzera behartzen du. Desbideratzeak korronte-begizta handi bat sortzen du, eraginkortasunez irradiatzen dena eta harrapatzeko joera handiagoa duena. Erreferentzia-planoa seinaleen pean jarraitua mantentzeak, abiadura handiko PCB diseinuan oinarrizko praktika bat dena, hori saihesten du.