EMC PCB:Cara Praktis untuk Melawan Interferensi Elektromagnetik

Pernahkah Anda mengalami gangguan TV dengan sinyal radio sebelumnya? Atau pernahkah Anda bertanya-tanya mengapa Anda mematikan perangkat elektronik saat naik pesawat? Nah, alasannya sederhana; interferensi elektromagnetik (EMI).EMI adalah fenomena yang cukup umum dengan perangkat elektronik. Tapi pertanyaannya di sini adalah:Bagaimana Anda mengontrol EMI? Di situlah PCB EMC berperan. Meskipun Anda tidak dapat menghilangkan EMI, Anda dapat mengurangi efeknya dan mencegah interferensi dengan desain PCB ini.

Baca terus untuk mempelajari lebih lanjut tentang PCB EMC dan cara mendesainnya.

Apa itu EMI/EMC di PCB?

Interferensi Elektromagnetik

EMI seperti penyakit yang menyerang sirkuit elektronik. Memang, ini adalah gangguan elektronik yang merusak kualitas sinyal dari sirkuit elektronik apa pun dan menyebabkan kegagalan fungsi. Selain itu, gangguan elektronik ini adalah energi yang bergerak melalui konduksi atau radiasi dari perangkat elektronik.

Menariknya, EMI dapat mempengaruhi perangkat yang membuat gangguan dan perangkat lain dalam jarak dekat. Interferensi elektromagnetik dapat terjadi pada frekuensi apa pun, tetapi biasanya dimulai di atas 50MHz.

Perangkat Elektronik

Di sisi lain, EMC (Electromagnetic compatibility) memungkinkan sistem elektronik bekerja tanpa melepaskan EMI yang berat. Ini juga memungkinkan sistem untuk menentukan kinerja optimal saat bekerja dalam kondisi aman.

Semua perangkat elektronik yang Anda buat tidak boleh menyimpang dari standar EMI/EMC. Jika tidak, EMI akan terus mempengaruhi kinerja. Oleh karena itu, Anda harus mengontrol EMI saat mendesain PCB.

Plus, tidak mudah untuk mengontrol EMI setelah menyelesaikan desain Anda. Jadi, sebenarnya, Anda akan menghabiskan banyak uang, yang mungkin tidak menyelesaikan masalah.

Jadi, merancang papan EMC akan memerlukan fokus pada tata letak PCB, pemilihan komponen, dan desain sirkuit.

Panduan Desain untuk EMI dan EMC

Meskipun Anda tidak dapat mendesain PCB dengan interferensi elektromagnetik rendah atau nol, Anda dapat membuatnya yang tidak menghasilkan EMI yang tidak dapat ditoleransi. Kami memiliki beberapa panduan desain yang akan membantu mengurangi emisi EM yang tidak diinginkan.

1. Gunakan Perangkat Pemasangan Permukaan di atas Perangkat Terpimpin

Perangkat Pemasangan di Permukaan

Bila Anda ingin mempertahankan standar EMI, SMD akan menjadi pilihan untuk komponen Anda. Komponen bertimbal memiliki sifat induktansi yang lebih tinggi dan akan menghasilkan frekuensi lebih dari 100 MHz. Karena alasan ini, menggunakan beberapa komponen lubang tembus pada papan Anda akan menyebabkan kebisingan yang berlebihan.

Namun, perangkat pemasangan permukaan memiliki sifat induktansi yang lebih rendah dan kepadatan tinggi. Oleh karena itu, perangkat pemasangan di permukaan dapat membantu mengurangi masalah EMC/EMI.

2. Beri Ruang dan Rancang Tata Letak Jejak Anda dengan Benar

Jejak PCB

PCB Anda tidak akan memiliki kompatibilitas pembawa arus tanpa jejak. Tapi, jika ada tikungan atau persilangan di jalur Anda, itu akan membuat antena. Dan itulah yang ingin kita hindari.

Jadi, berikut adalah beberapa aturan standar untuk desain jejak:

• Selalu beri jarak minimal 3W di antara jejak Anda (W untuk lebar). Juga, Anda harus memisahkan semua sinyal dari jalur lain. Dengan aturan ini, Anda dapat meminimalkan coupling dan crosstalk antara trace yang berdekatan.
• Jangan gunakan tikungan sudut kanan untuk jejak Anda. Anda dapat menggunakan sudut 45 derajat sebagai gantinya. Mengapa? Karena tikungan sudut kanan dapat meningkatkan kapasitansi dan mengubah nilai impedansi–yang menciptakan pantulan.

Jejak Sudut Kanan

• Coba jaga agar jejak diferensial Anda tetap dekat saat merutekan. Ini akan memaksimalkan faktor kopling dan mengontrol kebisingan.

• Gunakan vias hanya jika diperlukan. Anda harus mencoba untuk menghindari penggunaan vias sebanyak mungkin.

Vias dapat menyebabkan induktansi parasit karena perbedaan impedansi antara itu dan jejak. Namun, jika Anda tidak dapat menghindari penggunaan vias, pastikan Anda menempatkan vias ground Anda dekat dengan vias sinyal.

Jalur PCB

• Stub tidak akan berfungsi dalam pelacakan frekuensi tinggi dan sensitif. Rintisan menghasilkan pantulan dan berpotensi menambahkan antena panjang gelombang ke sirkuit Anda.

3. Gunakan Pesawat Darat yang Tepat

Anda harus menggunakan hanya bidang tanah dengan nilai induktansi rendah. Jika tidak, upaya Anda untuk mengatasi masalah EMC akan dibatalkan.

Untungnya, Anda mendapatkan ground plane dengan induktansi rendah dengan meningkatkan area ground PCB Anda. Ini juga akan membantu mengurangi crosstalk dan generasi EM. Mari kita lihat beberapa tips desain yang kami rekomendasikan.

Catatan:Jangan sambungkan komponen Anda secara acak ke titik arde. Ini bukan praktik yang baik.

• Tidak perlu menghemat ruang di pesawat darat Anda. Sebagai gantinya, pastikan Anda menggunakan setiap incinya untuk mendapatkan manfaat dari nilai induktansinya yang kecil.
• Anda tidak bisa selalu menggunakan ground plane untuk PCB dua lapis. Namun, Anda dapat menggunakan jaringan arde, dan jarak di antara keduanya menentukan nilai induktansinya.
• Memang, jalur balik yang panjang tidak diperlukan untuk PCB EMC. Sebaliknya, jalur balik pendek memiliki kinerja EMC yang lebih baik karena impedansinya yang lebih rendah.
• Selain itu, Isolasi lingkungan yang bising dengan ring sangkar Faraday. Anda dapat membuat cincin sangkar faraday dengan memasukkan tanah di tepi papan. Kemudian, sangkar akan mencegah sinyal dari perutean di luar batas.
• Sebenarnya, lubang split dapat mengacaukan sirkuit Anda, jadi berhati-hatilah saat menggunakannya. Apertur terpisah dapat membuat area tidak seragam yang meningkatkan impedansi.
• Pastikan Anda juga meletakkan sirkuit kecepatan rendah di dekat bidang daya dan sirkuit kecepatan tinggi di dekat bidang tanah.
• Jangan tinggalkan area pengisian tembaga mengambang. Selalu arde, atau Anda akan membuat antena.

4. Cara Mengatur Lapisan PCB Anda

Pengaturan lapisan PCB Anda juga menentukan kinerja EMC-nya. Jika Anda mendesain dua atau lebih papan berlapis, Anda harus mendedikasikan seluruh lapisan ke bidang dasar. Namun, papan empat lapis harus memiliki bidang daya di bawah bidang dasar.

Berikut adalah beberapa panduan desain untuk mengatur lapisan PCB:

• Pertama, gunakan grid ground jika Anda tidak dapat mendedikasikan seluruh lapisan untuk ground plane pada papan dua lapis.
• Selanjutnya, Pastikan jejak tanah sejajar dengan jejak listrik Anda, terutama jika menggunakan bidang terpisah.
• Terakhir, jika desain PCB Anda memiliki lebih dari empat lapisan, sebaiknya gunakan susunan PCB berikut:lapisan sinyal-lapisan tanah-lapisan daya-lapisan sinyal.

5. Manfaatkan Perisai.

Perisai adalah salah satu metode efektif untuk melawan emisi EM. Jadi, dengan bahan konduktif/magnetik, penutup pelindung dapat melindungi sinyal dari gangguan eksternal dan mencegah hilangnya informasi.

Kami merekomendasikan menggunakan pelindung kabel. Mengapa? Karena kabel merupakan sumber penting EMI, terutama yang mengirimkan sinyal analog dan digital. Selain itu, kabel ini memiliki kapasitansi dan induktansi parasit yang tinggi.

Namun, Anda dapat mencegah masalah EMI tersebut dengan menggunakan pelindung kabel.

5. Pisahkan semua Komponen Sensitif

Komponen Elektronik

Anda tidak dapat mencapai desain yang ramah EMC dengan mengelompokkan semua komponen bersama-sama. Sebagai gantinya, pisahkan menurut sinyal operasinya, seperti sinyal digital, analog, kecepatan rendah, kecepatan tinggi, dan catu daya.

Hal lain yang harus dilakukan adalah memisahkan jalur sinyal masing-masing grup dan menempatkannya di area spesifik mereka. Selain itu, filter akan sangat bagus jika satu sinyal mengalir melalui subsistem yang berbeda.

Standar EMC

Standar EMC

Meskipun ada versi standar EMC yang berbeda, sebagian besar mendapatkan inspirasi dari standar IEC.

Standar EMC ini menciptakan dua persyaratan yang harus diikuti oleh setiap perangkat elektronik. Persyaratan ini meliputi:

• Perangkat elektronik tidak boleh membuat dan mengirimkan interferensi elektromagnetik negatif ke perangkat lain.
• Perangkat elektronik juga harus menahan EMI dari perangkat lain.

Klik di sini untuk informasi lebih lanjut tentang berbagai standar EMC.

Tindakan Pencegahan Lain untuk Desain EMC PCB

Berikut adalah beberapa tips untuk membantu meningkatkan kinerja desain PCB EMC Anda.

1. Pertama, berhati-hatilah saat merancang atau menemukan tata letak osilator Anda. Oleh karena itu, Anda harus menjaga semua loop tangki osilator jauh dari sirkuit analog, konektor, dan sinyal kecepatan rendah. Ingat bahwa tip ini berlaku untuk papan PCB dan ruang kotak.

2. Juga, Anda harus tahu bahwa tidak semua PCB sama. Beberapa desain mungkin memerlukan konektor yang difilter untuk menyaring kebisingan. Selain itu, Anda harus menambatkan konektor ke sasis dan PCB.

3. Selanjutnya, jangan jalankan jalur berkecepatan tinggi atau berisik di dekat tepi papan Anda. Jejak bising dapat menangkap kebisingan dengan mudah, jadi Anda harus menjauhkannya dari area yang menghasilkan kebisingan. Area ini meliputi sirkuit osilator, driver relai, konektor, dan relai.

4. Selain itu, beberapa PCB mungkin memerlukan penyaringan pada beberapa jalur. Solusi mudah untuk ini adalah manik-manik ferit. Manik-manik ferit dapat membatasi sinyal frekuensi tinggi dan berfungsi untuk memisahkan jalur suplai.

5. Ingatlah untuk menjaga rakitan kabel jauh dari osilator atau bagian dengan komputer mikro dalam desain Anda. Rakitan kabel dapat menurunkan kinerja EMC Anda karena kabel tersebut mengambil dan membawa kebisingan ke seluruh sirkuit Anda.

Perbedaan Antara EMI dan EMC?

Seperti yang disebutkan sebelumnya, EMI adalah kebisingan yang merusak sinyal lain yang mengirim atau menerima data atau informasi.

Plus, ada dua cara EMI dapat terjadi. Salah satunya melalui udara, dan yang lainnya terjadi ketika konduktor mentransfernya ke bahan lain (EMI konduktif).

Sebaliknya, EMC adalah kemampuan perangkat untuk menahan tingkat EMI yang berbahaya dan tetap beroperasi secara normal. Perangkat dengan standar EMC yang baik tidak akan menghasilkan EMI yang tidak dapat ditoleransi dan tidak akan mengganggu sinyal dan operasi.

Pembulatan ke Atas

Desain PCB

Interferensi elektromagnetik adalah fenomena kuat yang dapat menyebabkan hilangnya informasi dan gangguan sistem yang parah. Ini mirip dengan pulsa elektromagnetik fiksi yang dapat mengganggu semua perangkat elektronik dalam jangkauan.

Namun, kami dapat melawan EMI dengan papan yang ramah EMC. Papan ini memiliki kekebalan khusus yang melindungi mereka dari gangguan sinyal. PCB EMC juga tidak menghasilkan EMI tingkat tinggi, sehingga tidak memengaruhi perangkat di sekitarnya.

Apakah Anda ingin membuat PCB EMC untuk proyek Anda berikutnya? Pastikan untuk menghubungi kami, dan kami akan dengan senang hati membantu.