Masalah Penerapan Teknologi EMC dalam Perancangan PCB Perangkat Elektronik dan Strateginya

Dalam pengembangan desain dan manufaktur IC (integrated circuit) yang berkelanjutan, beberapa masalah yang menonjol seperti penundaan transmisi sinyal dan kebisingan berperan dalam mempengaruhi integritas sinyal. Oleh karena itu, perhatian yang cukup harus diberikan pada masalah dalam proses desain PCB dan aliran proses produk elektronik harus diawasi seperti tahap produksi percobaan dan pembuatan. Selain itu, desain PCB harus mengalami beberapa perbaikan untuk memecahkan masalah yang menonjol ini di bawah modul desain tradisional dan untuk mewujudkan penerapan teknologi EMC (Electro Magnetic Compatibility) yang wajar. Artikel ini terutama membahas strategi penerapan teknologi EMC dalam desain PCB untuk perangkat elektronik.

Ikhtisar dan Masalah EMC

EMC mengacu pada jenis kemampuan perangkat atau sistem yang mampu beroperasi secara normal tanpa terganggu oleh interferensi elektromagnetik dan menolak untuk memberikan gangguan elektromagnetik ke bagian mana pun di lingkungan sirkuit.

Saat merancang PCB perangkat elektronik, masalah gangguan sinyal biasanya muncul dengan keragaman sumber gangguan sinyal. Oleh karena itu, selama transmisi sinyal, teknologi EMC dengan fungsi isolasi, filtrasi, pelindung, dan ground akan membantu meningkatkan keseluruhan tingkat desain PCB.

Dalam proses penerapan teknologi EMC, untuk meningkatkan efek aplikasi secara keseluruhan, kualitas komponen harus diuji. Secara khusus, dalam proses konstruksi sistem EMC, komponen yang bersangkutan dengan teknologi EMC harus diuji kemampuan dan kapasitasnya menahan tegangan melalui pendekatan eksperimental. Sementara itu, dalam proses pemeriksaan eksperimental, perhatian harus diberikan pada integritas masalah yang menonjol dan penanganan yang sesuai dalam proses aplikasi komponen.

Dalam desain PCB, masalah utama EMC meliputi interferensi konduksi, interferensi crosstalk, dan interferensi radiasi.

• Gangguan konduksi

Interferensi konduksi mempengaruhi sirkuit lain dengan decoupling lead dan decoupling impedansi mode umum. Misalnya, kebisingan memasuki sistem melalui rangkaian daya yang sirkuit pendukungnya akan dipengaruhi oleh kebisingan.

Gambar 1 menunjukkan decoupling kebisingan melalui impedansi mode umum. Baik Sirkuit 1 dan Sirkuit 2 mendapatkan tegangan daya dan loop tanah melalui kabel yang sama. Jika tegangan salah satu rangkaian tiba-tiba perlu ditingkatkan, rangkaian lainnya akan berkurang karena daya bersama dan impedansi antara dua loop.

• Interferensi crosstalk

Interferensi crosstalk mengacu pada interferensi dari satu jalur sinyal ke jalur sinyal yang berdekatan, yang biasanya terjadi pada sirkuit dan konduktor yang berdekatan dan memiliki kapasitansi timbal balik dan impedansi timbal balik antara sirkuit dan konduktor. Misalnya, garis strip pada PCB memiliki sinyal level rendah dan ketika kabel paralel lebih panjang dari 10cm, crosstalk akan muncul. Karena crosstalk dapat dibangkitkan oleh medan listrik melalui kapasitansi timbal balik, oleh medan magnet melalui impedansi timbal balik, masalah pertama dan terpenting adalah menentukan decoupling mana yang memiliki peran utama, decoupling medan listrik (mutual capacitance) atau medan magnet (mutual impedance). Produk dari impedansi daya dan impedansi penerima dapat dianggap sebagai referensi, yang tergantung pada konfigurasi antara sirkuit dan frekuensi.

Produk	Pemisahan Utama
<300 2	Medan magnet
>1000 2	Bidang listrik
>300 2 , <1000 2	Medan magnet atau listrik

• Gangguan radiasi

Interferensi radiasi mengacu pada interferensi yang dipimpin oleh radiasi yang dilepaskan oleh gelombang elektromagnetik bebas. Interferensi radiasi dalam PCB mengacu pada interferensi radiasi mode umum antara kabel dan saluran dalam. Ketika gelombang elektromagnetik menyinari saluran transmisi, masalah decoupling akan muncul dari medan listrik ke saluran dengan sumber tegangan kecil terdistribusi yang diklasifikasikan ke dalam CM (mode umum) dan DM (mode diferensial). Arus CM mengacu pada arus dari dua sadapan yang memiliki amplitudo yang hampir ekivalen dan posisi fasa yang setara sedangkan arus DM mengacu pada arus dari dua sadapan yang memiliki amplitudo ekivalen tetapi posisi fasa yang berlawanan.

Strategi Aplikasi EMC dalam Desain PCB Perangkat Elektronik

• Perlindungan ESD (Pelepasan muatan listrik statis)

Saat merancang PCB perangkat elektronik, ESD berdampak pada stabilitas arus yang berjalan melalui konduksi langsung atau decoupling induktansi, yang mengarah pada perlunya perlindungan ESD untuk memenuhi persyaratan pengembangan produksi elektronik. Desainer PCB perangkat elektronik harus memastikan teknologi EMC tertanam dalam proses desain PCB perangkat elektronik. Artinya, dalam proses pengembangan produk elektronik baru, lubang berlapis harus ditempatkan pada PCB dan dalam proses desain lubang berlapis, sirkuit luar pada cangkang logam harus dihubungkan dengan sirkuit dalam dan sekrup tetap harus dirakit pada sambungan. Tujuan utamanya adalah untuk membangun lingkungan ekuipotensial luar-dalam yang sangat baik untuk menghindari keunggulan ESD yang akan menyebabkan kegagalan sirkuit. Misalnya, beberapa jenis perangkat elektronik menekankan penerapan teknologi EMC dan 6 lubang berlapis harus diatur untuk memastikan koneksi yang sangat baik antara sirkuit dalam dan penutup LCD sehingga keseluruhan desain PCB telah ditingkatkan secara substansial. Selain itu, perangkat elektronik jenis ini mengatur komponen proteksi ESD di tempat input dan output sinyal dan cincin elektrostatik telah dipasang padanya untuk menghindari menonjolnya ESD yang dapat menurunkan stabilitas sirkuit berjalan.

• Konfigurasi Pemisahan Kapasitor

Dalam proses desain PCB perangkat elektronik, sistem tenaga memainkan peran penting dalam mempengaruhi integritas sinyal sehingga penerapan teori EMC harus ditekankan. Dalam proses decoupling kapasitor konfigurasi, sirkuit berjalan dapat disimulasikan selama fenomena gangguan kebisingan dapat dikuasai sehingga masalah kebisingan dapat dikendalikan secara efektif. Sementara itu, dalam proses decoupling konfigurasi kapasitor, teknisi diharuskan untuk memeriksa secara ketat terminal input kapasitansi filter daya yang harus dipertahankan pada kisaran 10 hingga 100F agar memenuhi kondisi teknologi EMC. Selain itu, frekuensi sistem harus dikontrol kurang dari 15MHz untuk meningkatkan tingkat aplikasi perangkat elektronik dan konfigurasi kapasitor decoupling harus ditempatkan di tempat chip terintegrasi.

• Desain Termal

Desain termal adalah salah satu elemen terpenting yang memengaruhi kinerja perangkat elektronik. Di bawah pengaruh radiasi panas dan ventilasi, jarak antara komponen dan sumber panas harus dikontrol dalam kisaran standar dan derajat panas komponen harus diperiksa dari waktu ke waktu dalam proses perakitan komponen seperti kapasitor. Selain itu, saat merakit komponen dengan daya tinggi, pastikan untuk meletakkan komponen tersebut di atas PCB sehingga desain termal terbaik dapat dilakukan untuk meningkatkan tingkat desain PCB secara keseluruhan.

• Desain Panjang dan Lebar Garis

Dalam proses desain EMC PCB perangkat elektronik, lebar dan panjang garis memiliki hubungan langsung dengan efisiensi transmisi sinyal. Perancang PCB harus secara khusus meneliti efek penundaan transmisi berdasarkan desain sirkuit terbaik yang dapat dicapai. Efek induktansi timah cetak menyebabkan interferensi dan panjang timah cetak sebanding dengan efek interferensi sehingga timah cetak harus dikontrol dalam kondisi pendek dan lebar untuk memenuhi kebutuhan pengembangan perangkat elektronik baru. Sebagai contoh, dalam proses pengembangan beberapa jenis perangkat elektronik, desain panjang dan lebar garis dipertimbangkan sepenuhnya sehingga pin ke-9 XIN EM78860 ditempatkan pada posisi osilator dan lead pada posisi DL16521. tetap pendek, yang semuanya meningkatkan tingkat desain EMC secara keseluruhan. Oleh karena itu, sangat penting untuk menekankan sains dan rasionalisasi panjang dan lebar garis untuk sepenuhnya memenuhi kebutuhan pengembangan perangkat elektronik baru.

Berdasarkan perkembangan pesat perangkat elektronik, desain PCB telah membangkitkan lebih banyak perhatian pada efisiensi tinggi dan stabilitas PCB, yang mengarah pada penekanan pada peran teknologi EMC. Masalah utama tentang teknologi EMC harus ditangani dari perspektif desain panjang dan lebar garis, konfigurasi kapasitor decoupling dan ESD untuk mencapai efek desain terbaik, berdasarkan pengembangan substansial desain perangkat elektronik.

Sumber Daya Bermanfaat:
• Pengenalan Alat Otomatis EMI dan EMC Terlengkap
• Tata Letak PCB Pengaruh Kinerja EMC Produk Elektronik
• Memastikan Keberhasilan Pertama Kali dalam Desain EMC PCB
• Aturan Desain Partisi PCB untuk Peningkatan EMC
• Diskusi tentang Daya dan Ground dalam Kompatibilitas Elektromagnetik PCB
• Layanan Pembuatan PCB Fitur Lengkap dari PCBCart - Beberapa opsi Nilai tambah
• Layanan Perakitan PCB Tingkat Lanjut dari PCBCart - Mulai dari 1 buah