使用PCB孔來(lái)減少EMI的教程

PCB中的安裝孔是電子設(shè)計(jì)中的重要元素。每個(gè)PCB設(shè)計(jì)師都會(huì)去了解PCB安裝孔的用途以及基本設(shè)計(jì)。并且，當(dāng)安裝孔與地面連接時(shí)，可以節(jié)省安裝后的一些不必要的麻煩。

如何使用PCB孔來(lái)減少EMI?

顧名思義，PCB安裝孔有助于將PCB固定到外殼上。不過(guò)這是它的物理機(jī)械用途，此外，在電磁功能方面，PCB安裝孔還可用于降低電磁干擾(EMI)。對(duì)EMI敏感的PCB通常放置在金屬外殼中。為了有效降低EMI，電鍍PCB安裝孔需要連接到地面。這樣接地屏蔽之后，任何電磁干擾將從金屬外殼被導(dǎo)向到地面。

一般的新手設(shè)計(jì)師會(huì)問(wèn)的常見(jiàn)問(wèn)題是你究竟將其連接到哪個(gè)地面?在常見(jiàn)的電子設(shè)備中，有信號(hào)，外殼基座和接地。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，不能將安裝孔連接到信號(hào)地。信號(hào)地是您的電路設(shè)計(jì)中電子元件的參考地，將電磁干擾引入其中不是件好事。

您要連接的是外殼機(jī)箱接地。這是機(jī)柜的所有接地連接的匯合點(diǎn)。機(jī)箱接地應(yīng)連接在一個(gè)點(diǎn)，最好是通過(guò)星形連接。這樣可以避免引起接地回路和多個(gè)接地連接。多個(gè)接地連接可導(dǎo)致輕微的電壓差，并導(dǎo)致電流在機(jī)箱接地之間流動(dòng)。然后將機(jī)箱接地連接到大地，以實(shí)現(xiàn)安全措施。

為什么具有適當(dāng)?shù)慕拥剡B接是非常重要的?

如果PCB板的外殼基座是金屬殼體，那么整個(gè)金屬殼體就是大地，220V電源的地線與大地相連，所有接口都需要與大地相連，螺絲也要與大地相連。這樣EMC測(cè)試中進(jìn)入的干擾直接從大地泄放至大地，而保證其不干擾內(nèi)部系統(tǒng)。另外EMC的保護(hù)器件必要每個(gè)接口都有，且要貼近接口。

如果是塑料殼體，那么最好有個(gè)金屬板嵌入其中。如果沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)，那么就需要在布線布局上多多考慮了，敏感信號(hào)(時(shí)鐘、復(fù)位、晶振等)線需要保地處理，增加濾波網(wǎng)絡(luò)(芯片、晶振、電源)。

將電鍍安裝孔連接到機(jī)箱地是最佳做法，但并不是唯一遵守的最佳做法。為確保您的設(shè)備受到保護(hù)，您的機(jī)箱接地必須連接到適當(dāng)?shù)慕拥囟?。例如，如果您?gòu)建一個(gè)沒(méi)有正確接地的自動(dòng)停車支付機(jī)器，您可能會(huì)有客戶在付款時(shí)抱怨發(fā)生“觸電”。當(dāng)客戶觸摸外殼的非絕緣金屬部分時(shí)，可能會(huì)發(fā)生這種情況。

當(dāng)計(jì)算機(jī)電源的機(jī)箱未正確接地時(shí)，也可能會(huì)受到輕微的電擊。當(dāng)將電源插座連接到建筑物的地面的接地電纜斷開(kāi)時(shí)，也可能發(fā)生這種情況。這可能導(dǎo)致相應(yīng)機(jī)器上的浮動(dòng)接地。

EMI屏蔽的原理依賴于適當(dāng)?shù)慕拥剡B接。具有浮動(dòng)接地連接不僅會(huì)使您的客戶受到輕微的電擊，如果您的設(shè)備短路，則可能會(huì)危及用戶的安全。如下圖所示，正確的接地對(duì)于安全性和EMI屏蔽很重要。

設(shè)計(jì)PCB安裝孔的基本技巧

PCB安裝孔在設(shè)計(jì)中會(huì)經(jīng)常用到。 當(dāng)進(jìn)行安裝孔的安裝時(shí)，有幾條簡(jiǎn)單的基本原則。 首先要注意安裝孔的坐標(biāo)。 這里出現(xiàn)錯(cuò)誤將直接導(dǎo)致您的PCB不能被正確安裝在其外殼中。 另外還需要確保安裝孔的尺寸適合您選擇的螺絲。

一般不要把安裝孔放在PCB的邊緣上太遠(yuǎn)。 在邊緣處的介質(zhì)材料太少可能會(huì)在安裝或拆卸過(guò)程中導(dǎo)致PCB上的裂紋。 您還應(yīng)該在安裝孔和其他部件之間留出足夠的間隙。

偉大的電路設(shè)計(jì)軟件，如Altium公司的序列軟件Altium Designer，可以精確地放置安裝孔，并定義相關(guān)的安全間距的規(guī)則。