Strategi EMC Efektif untuk Desain PCB pada Perangkat Elektronik

Dalam perkembangan berkelanjutan desain dan manufaktur IC (integrated circuit), kemunculan beberapa masalah seperti keterlambatan transmisi sinyal dan kebisingan memainkan peran dalam mempengaruhi integritas sinyal. Oleh karena itu, perhatian yang cukup harus diberikan pada masalah dalam proses desain PCB dan alur proses produk elektronik harus diawasi seperti langkah-langkah trial-produksi dan manufaktur. Selain itu, desain PCB harus mengalami beberapa perbaikan untuk menyelesaikan masalah-masalah yang timbul di bawah modul desain tradisional dan untuk mewujudkan aplikasi yang wajar dari teknologi EMC (Electro Magnetic Compatibility). Artikel ini terutama membahas strategi aplikasi teknologi EMC dalam desain PCB untuk perangkat elektronik.

Gambaran Umum EMC dan Masalah

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

Saat merancang PCB perangkat elektronik, masalah interferensi sinyal biasanya muncul dengan sumber gangguan sinyal yang beragam. Oleh karena itu, selama transmisi sinyal, teknologi EMC dengan fungsi isolasi, filtrai, shielding dan grounding akan membantu meningkatkan tingkat desain PCB secara keseluruhan.

Dalam proses penerapan teknologi EMC, untuk meningkatkan efek aplikasi keseluruhan, kualitas komponen harus diuji. Secara khusus, dalam proses konstruksi sistem EMC, komponen yang menjadi perhatian teknologi EMC harus diuji dalam hal kemampuan menahan tegangan dan kapasitas melalui pendekatan eksperimental. Sementara itu, dalam proses inspeksi eksperimental, perhatian harus diberikan pada integritas masalah-masalah yang timbul dan penanganan yang sesuai dalam proses aplikasi komponen.

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

• Interferensi konduksi

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

Gambar 1 menunjukkan decoupling kebisingan melalui impedansi mode umum. Kedua Sirkuit 1 dan Sirkuit 2 mendapatkan tegangan daya dan loop ground melalui kawat yang sama. Jika tegangan salah satu sirkuit tiba-tiba perlu ditingkatkan, sirkuit lain akan menurun karena daya dan impedansi antara dua loop yang sama.

• Interferensi crosstalk

Interferensi crosstalk merujuk pada interferensi dari satu garis sinyal ke garis sinyal berdekatan, yang biasanya terjadi pada sirkuit dan konduktor berdekatan dan memiliki kapasitansi saling dan impedansi saling 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 diarahkan oleh medan listrik melalui kapasitansi saling, oleh medan magnet melalui impedansi saling, masalah utama adalah menentukan decoupling mana yang peran utama, medan listrik (kapasitansi saling) decoupling atau medan magnet (impedansi saling). Hasil perkalian impedansi daya dan impedansi penerima dapat dianggap sebagai referensi, yang bergantung pada konfigurasi antara sirkuit dan frekuensi.

Product	Main Decoupling
<3002	Medan magnet
>10002	Medan listrik
>3002, <10002	Medan magnet atau listrik

• Interferensi radiasi

Interferensi radiasi merujuk pada interferensi yang disebabkan oleh radiasi yang dilepaskan oleh gelombang elektromagnetik bebas. Interferensi radiasi di PCB merujuk pada interferensi radiasi mode umum antara kabel dan garis internal. Ketika gelombang elektromagnetik menyinari garis transmisi, masalah decoupling akan muncul dari medan listrik ke garis dengan sumber tegangan terdistribusi kecil yang diklasifikasikan menjadi CM (mode umum) dan DM (mode diferensial). Arus CM merujuk pada arus dari dua kawat yang memiliki amplitudo hampir setara dan posisi fase yang setara sementara arus DM merujuk pada arus dari dua kawat yang memiliki amplitudo yang setara tetapi posisi fase yang berlawanan.

Strategi Aplikasi EMC dalam Desain PCB Perangkat Elektronik

• Perlindungan ESD (Electro-static discharge)

Saat merancang PCB perangkat elektronik, ESD berdampak pada stabilitas arus yang berjalan melalui konduksi langsung atau decoupling induktansi, yang mengarah pada kebutuhan akan perlindungan ESD untuk memenuhi persyaratan pengembangan produksi elektronik. Desainer PCB perangkat elektronik harus memastikan teknologi EMC terintegrasi dalam proses desain PCB perangkat elektronik. Artinya, dalam proses pengembangan produk elektronik baru, lubang plated-through harus diposisikan pada PCB dan dalam proses desain lubang plated-through, sirkuit eksternal pada cakram logam harus terhubung dengan sirkuit internal dan baut penutup harus dipasang pada koneksi. Tujuan utamanya adalah untuk menciptakan lingkungan equipotensial internal-eksternal yang baik untuk menghindari kemunculan ESD yang akan menyebabkan kegagalan sirkuit. Misalnya, beberapa jenis perangkat elektronik menekankan aplikasi teknologi EMC dan 6 lubang plated-through harus diatur untuk memastikan koneksi yang baik antara sirkuit internal dan pelapis LCD sehingga desain PCB secara keseluruhan telah ditingkatkan secara substansial. Selain ini, jenis perangkat elektronik ini mengatur komponen perlindungan ESD pada tempat input dan output sinyal dan cincin elektrostatis telah dipasang padanya untuk menghindari kemunculan ESD yang kemungkinan menurunkan stabilitas operasi sirkuit.

• Konfigurasi Kapasitor Dekpling

Dalam proses desain PCB perangkat elektronik, sistem daya memainkan peran penting dalam mempengaruhi integritas sinyal sehingga aplikasi teori EMC harus ditekankan. Dalam proses konfigurasi kapasitor dekpling, operasi sirkuit dapat disimulasikan sehingga fenomena interferensi kebisingan dapat dikuasai sehingga masalah kebisingan dapat dikendalikan secara efektif. Sementara itu, dalam proses konfigurasi kapasitor dekpling, teknisi diperlukan untuk memeriksa ketat terminal input kapasitas filter daya yang harus dipertahankan dalam rentang 10 hingga 100F untuk memenuhi kondisi teknologi EMC. Selain itu, frekuensi sistem harus dikontrol kurang dari 15MHz untuk meningkatkan tingkat aplikasi perangkat elektronik dan konfigurasi kapasitor dekpling harus diposisikan pada tempat chip terpadu.

• Desain Termal

Desain termal adalah salah satu elemen paling penting yang mempengaruhi kinerja perangkat elektronik. Di bawah pengaruh radiasi panas dan ventilasi, jarak antara komponen dan sumber panas harus dikontrol dalam rentang standar dan tingkat panas komponen harus diperiksa dari waktu ke waktu selama proses pemasangan komponen seperti kapasitor. Selain itu, saat memasang komponen dengan daya tinggi, pastikan untuk menempatkan 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. Desainer PCB harus sangat menyelidiki efek penundaan transmisi berdasarkan mana desain sirkuit terbaik dapat dicapai. Efek induktansi kawat cetak menyebabkan interferensi dan panjang kawat cetak berbanding lurus dengan efek interferensi sehingga kawat cetak harus dikontrol dalam kondisi pendek dan lebar untuk memenuhi kebutuhan pengembangan produk elektronik baru. Misalnya, dalam proses pengembangan beberapa jenis perangkat elektronik, desain panjang dan lebar garis dipertimbangkan sepenuhnya sehingga pin 9 XIN EM78860 ditempatkan pada posisi osilator dan karet di tempat DL16521 dijaga pendek, semuanya meningkatkan tingkat desain EMC secara keseluruhan. Oleh karena itu, sangat perlu untuk menekankan saintifikasi dan rasionalisasi panjang dan lebar garis untuk sepenuhnya memenuhi kebutuhan pengembangan produk elektronik baru.

Berdasarkan perkembangan cepat perangkat elektronik, desain PCB telah menarik perhatian lebih banyak pada efisiensi dan stabilitas PCB, yang mengarah pada penekanan pada peran teknologi EMC. Masalah yang timbul terkait teknologi EMC harus ditangani dari perspektif desain panjang dan lebar garis, konfigurasi kapasitor dekpling dan ESD untuk mencapai efek desain terbaik, berdasarkan mana perkembangan substansial dari desain produk elektronik akan didorong.

Sumber yang Berguna:
• Pengenalan yang paling komprehensif tentang alat otomatis EMI dan EMC
• Pengaruh Tata Letak PCB terhadap Kinerja EMC Produk Elektronik
• Memastikan Kesuksesan Pertama Kali dalam Desain EMC PCB
• Aturan Partisi Desain PCB untuk Peningkatan EMC
• Diskusi tentang Daya dan Ground dalam Kompatibilitas Elektromagnetik PCB
• Layanan Manufaktur PCB Lengkap dari PCBCart - Opsi Nilai Tambah Berbagai
• Layanan Pemasangan PCB Tingkat Lanjut dari PCBCart - Mulai dari 1 potong