Tiga Strategi Desain Kunci untuk EMC Optimal pada PCB Laptop

Saat berbicara tentang PCB laptop, papan sirkuit 6-lapisan atau 8-lapisan umumnya dipilih. Berdasarkan pertimbangan biaya, PCB 6-lapisan adalah pilihan optimal untuk desainer PCB. Sayangnya, desain EMC (Electromagnetic Compatibility) untuk PCB 6-lapisan telah mengecewakan desainer papan.

Proses pengembangan desain laptop adalah prosedur yang sangat kompleks sehingga desain EMC harus dipertimbangkan dengan hati-hati dari awal hingga akhir. Sebagaimana kenyataannya, pencapaian EMC optimal bergantung pada tiga pertimbangan kunci yang akan diperkenalkan dan dibahas secara detail dalam artikel ini.

Pertimbangan Pertama: Desain Skema

Dalam proses desain PCB laptop, langkah pertama adalah mengimplementasikan desain skema, yaitu, tata letak keseluruhan dan distribusi makro produk harus ditentukan sebelum pengembangan aktual, termasuk posisi chip dan lubang. Kemudian, insinyur EMC akan melakukan evaluasi EMC untuk menyesuaikan posisi chip dan persyaratan lubang agar sesuai dengan persyaratan EMC seperti posisi jembatan dan posisi chip jam serta penacakan. Sketsa PCB laptop dapat digambar untuk melakukan evaluasi EMC dengan lebih baik.

Evaluasi EMC terutama mencakup aspek-aspek berikut:
• Posisi penacakan dan routing. Routing kabel koneksi antara LCD dan motherboard atau routing konektor FFC-FPC harus diperiksa.
• Pemeriksaan batas tinggi PCB. Kabel sinyal kecepatan tinggi tidak boleh diatur di area nol tinggi yang merujuk pada papan sirkuit bersama dengan konfigurasi sekitarnya. Konfigurasi sekitar berisi HDD, ODD dll.
• Pemeriksaan area pelindungan casing. Kabel sinyal kecepatan tinggi tidak boleh diatur di area terpapar atau area dengan pemisah karena mengurangi efisiensi pelindungan seperti posisi keyboard, cover memori dll.
• Pemeriksaan cover laptop. Termasuk cover hardware & cover memori sehingga titik grounding dapat terhubung dengan pelindungan casing setiap 30mm.
• Pemeriksaan grounding PCB kecil di setiap unit - Koneksi yang sempurna harus dijamin antara PCB kecil di setiap unit dan ground melalui baut untuk menghindari impedansi ground besar dan menghentikan sinyal derau dari radiasi ke ruang.
• Titik grounding yang disediakan harus dipertahankan untuk beberapa sirkuit khusus untuk memastikan impedansi ground rendah.
• Pemeriksaan area derau daya. Ketidakstabilan area daya akan menyebabkan desain keseluruhan gagal atau menggerakkan chip jauh dari stabilitas dengan memberikan daya tidak stabil ke setiap chip dengan gangguan yang dihasilkan.
• Satu aturan yang paling signifikan adalah tata letak chip utama pada PCB dan arah penacakannya harus dikonfirmasi dan diperiksa.

Pertimbangan Kedua: Desain PCB

Desain PCB adalah tautan yang sangat penting dalam upaya EMC sehingga desain PCB yang baik adalah prasyarat untuk pencapaian EMC optimal. Desain PCB tanpa mempertimbangkan EMC tanpa duda akan menyebabkan pemborosan uang dan waktu. Pertanyaan pertama yang harus diajukan oleh desain PCB adalah bagaimana gangguan elektromagnetik (EMI) dihasilkan dan mengapa ditransmisikan. Desain PCB ideal tidak akan diperoleh kecuali kedua pertanyaan dijawab dengan akurat. Jawaban atas pertanyaan tersebut akan dibahas di bagian selanjutnya artikel ini. Aturan desain PCB ideal adalah: EMC harus dipertimbangkan sejak awal desain dan rasionalitas desain harus dipatuhi. Selain itu, teknologi penacakan dengan biaya rendah paling baik diterapkan. Aturan desain terperinci untuk papan sirkuit cetak meliputi:
• Kabel sinyal kecepatan tinggi tidak boleh diletakkan di bawah konektor dan sirkuit daya harus jauh dari konektor.
• Kabel sinyal kecepatan tinggi tidak boleh diletakkan di tepi PCB pada setiap plane dan jarak antara tepi papan dan kabel-kabel tersebut harus minimal 50mils.
• Kabel sinyal USB, LAN, PCI card harus jauh dari kabel sinyal kecepatan tinggi sebanyak mungkin atau dilindungi dengan kabel ground. Selain itu, lubang ground harus dirancang dengan wajar.
• Kabel sinyal kecepatan tinggi harus diletakkan di lapis internal.
• Karena MIC telepon/headphone adalah sirkuit analog, mereka harus dilanggar dari sirkuit lain sebanyak mungkin.
• Kabel sinyal jam harus diatur di lapis internal setelah keluar dari IC dan harus dilanggar dari kabel sinyal antarmuka I/O dan penacakan lain. Kabel sinyal jam harus diatur di dekat referensi ground plane sehingga efek citra dapat ditingkatkan. Selain itu, koneksi terminal RC harus tersedia saat semua trace kabel sinyal jam dekat dengan sumber jam.
• Tata letak daya dan ground harus sekompak mungkin dengan pengurangan masalah loop. Lebar parit antara daya adalah 15mil dengan ground plane lengkap yang tidak berisi penacakan. Pemisahan ground harus dikurangi karena terlalu banyak pemisahan akan meningkatkan impedansi ground.
• Penerapan yang wajar kapasitor decoupling juga adalah perhatian kunci dalam desain PCB. Kabel sinyal kecepatan tinggi harus dilarang pergi dari lapis atas ke lapis bawah dan lubang ground harus dibuat untuk mengurangi impedansi ground. Selain itu, kapasitor decoupling harus ditambahkan ke terminal IC dan setiap lapis daya. Setidaknya, posisi kapasitor decoupling harus disediakan sebelumnya.
• Komponen anti-EMI harus diterapkan dengan tepat berdasarkan aplikasinya dan harganya.

Pertimbangan Ketiga: Pemeriksaan PCB

Pertama, satu konsep harus tertanam dalam pikiran insinyur bahwa impedansi di ruang bebas dengan frekuensi tinggi adalah 377ohm. Saat berbicara tentang radiasi ruang EMI biasa, karena loop sinyal mencapai tahap yang dapat diimalkan dengan impedansi ruang, sinyal ditradiasi dari ruang. Untuk memahami poin ini, sangat perlu untuk menurunkan impedansi loop sinyal.

Untuk mengontrol impedansi loop sinyal, metode utamanya terletak pada pengurangan panjang sinyal dan penutupan area loop. Selain itu, koneksi terminal yang sesuai harus dilakukan untuk mengontrol refleksi loop. Sebagaimana kenyataannya, satu metode untuk mengontrol loop sinyal terletak pada grounding sinyal kunci. Karena penacakan itu sendiri memiliki impedansi pada frekuensi tinggi, terbaik untuk memanfaatkan ground atau kabel ground untuk terhubung ke ground melalui thru holes beberapa kali. Banyak desain tersebut berhasil menghindari radiasi berlebih dari sinyal jam.

Selain itu, untuk mencegah sinyal melewati area terpisah, banyak insinyur mempartisi ground oleh sinyal tetapi gagal mengingat selama proses penacakan. Akibatnya, loop sinyal mencakup area yang luas, meningkatkan panjang trace.

Saat berbicara tentang bagian transmisi EMI, sangat penting untuk menerapkan kapasitor bypass dan kapasitor decoupling dengan wajar. Kapasitor bypass harus diatur pada pin daya chip dan kabel ground dengan kabel terkecil. Kapasitor decoupling harus diatur di tempat di mana permintaan arus berubah paling tinggi untuk menghentikan derau dari coupling dari kabel daya dan ground akibat impedansi penacakan. Tentu saja, magnet dapat digunakan untuk menyerap derau. Induktor terkadang dapat digunakan untuk menyaring derau juga. Namun, harus diperhatikan bahwa induktor memiliki rentang respon frekuensi dan paket menentukan respon frekuensinya juga.

Sumber Manfaat:
• Pengaruh Tata Letak PCB terhadap Performa EMC Produk Elektronik
• Memastikan Sukses Pertama Kali dalam Desain EMC PCB
• Aturan Desain Partisi PCB untuk Peningkatan EMC
• Pengantar yang paling komprehensif tentang Alat Otomatis EMI dan EMC
• Teknik Assembly PCB Laptop
• Layanan Manufaktur PCB Fitur Penuh dari PCBCart - Pilihan Tambahan Nilai Banyak
• Layanan Assembly PCB Lanjutan dari PCBCart - Mulai dari 1 potong