PCB设计必看│EMC设计布局布线检查规范

来源:哔哩哔哩 2023-08-22 12:21:05

按照设计流程,一个产品Layout完成之后,需要进入严格的 评审环节,看所设计的产品是否满足ESD或者EMI防护设计要求。

撇开原理图设计,PCB设计一般需要从PCB布局和PCB布线两个方面进行审查。

本篇内容就这两方面的检查做了建议,希望对大家有所帮助。


【资料图】

一、EMC设计布局检查建议

1、整体布局检查建议

① 模拟、数字、电源、保护电路要分开,立体面上不要有重叠;

② 高速、中速、低速电路要分开;

③ 强电流、高电压、强辐射元器件远离弱电流、低电压、敏感元器件;

④ 多层板设计,必须要有单独的电源平面和地平面;

⑤ 对热敏感的元件(含液态介质电容、晶振)尽量远离大功率的元器件、散热器等热源。

2、接口与保护布局检查建议

① 一般电源防雷保护器件的顺序是:压敏电阻→保险丝→抑制二极管→EMI滤波器→电感或者共模电感,对于原理图缺失上面任一器件进行顺延布局;

② 一般对接口信号的保护器件的顺序是:ESD(TVS管)→隔离变压器→共模电感→电容→电阻,对于原理图缺失上面任一器件进行顺延布局;

③ 电平变换芯片(如RS232)要靠近连接器的位置(如串口)放置;

④ 易受ESD干扰的器件,如NMOS、CMOS器件等,要尽量远离易受ESD干扰的区域(如单板的边缘区域)。

3、时钟电路布局检查建议

① 时钟电路的滤波器(尽量采用“∏”型滤波)要靠近时钟电路的电源输入管脚;

② 晶体、晶振和时钟分配器的布局要注意远离大功率的元器件、散热器等发热的器件;

③ 晶体、晶振和时钟分配器与相关的IC器件要尽量靠近;

④ 晶振距离板边和接口器件要大于1inch的距离。

4、开关电源布局检查建议

① 开关电源要远离AD\DA转换器、模拟器件、敏感器件、时钟器件;

② 严格按照原理图的要求进行布局,不要将开关电源的电容随意放置;

③ 开关电源布局要紧凑,输入\输出要分开。

5、电容与滤波器件布局检查建议

① 原则上每个电源管脚放置一个的小电容、一个集成电路放置一个或多个10uf大电容,可以根据具体情况进行增减;

② 电容务必要靠近电源管脚放置,而且容值越小的电容要越靠近电源管脚;

③ EMI滤波器要靠近芯片电源的输入口。

6、叠层检查建议

① 多层板(四层以上)至少有一个连续完整的地平面用来控制PCB的阻抗和信号质量;

② 电源平面和地平面靠近放置;

③ 叠层尽量避免两个信号层相邻,如果相邻加大两个信号层的间距,并且布线时应该错位布线,不能重叠布线,否侧后期布线可能会引起串扰的产生;

④ 避免两个电源平面相邻,特别是由于信号层铺电源而导致的电源平面相邻;

⑤ 外层铺地。

7、其他设计检查建议

① 整机设计为浮地设备时,建议各接口不要分地设计;

② 机器外壳为金属时,电源是三孔,要求金属外壳必须良好连接大地。

二、EMC设计布线检查建议

1、整体布线检查建议

① 关键信号线走线避免跨分割

PCB中的信号都是阻抗线,是有参考的平面层,对于设计的关键信号避免跨分割的现象出现,否则会导致信号阻抗的突变,导致信号完整性问题的出现,如下图描述了信号跨分割的现象;

② 相同功能的总线要并行走、中间不要夹叉其它信号,如果空间允许可以进行包地处理;

③ 关键信号线走线避免“U”型或“O”型;

④ 关键信号线走线不要人为的绕长(以最短路径进行走线);

⑤ 关键信号线需要距离边沿和接口400mil以上;

⑥ 晶振下面所有层都不能走线;

⑦ 开关电源下面不能走线,特别是电感或转换芯片下方;

⑧ 接收和发送信号要分开走,不能互相交叉布线。

2、隔离与保护

① 浪涌抑制器件(TVS管、压敏电阻)对应的信号走线尽量表层,短且粗(一般10mil以上);

② 不同接口之间的走线要清晰,不要互相交叉布线;

③ 接口线到所连接的保护和滤波器件布线要尽量短;

④ 接口线必需要先经过保护或滤波器件再到信号接收芯片;

⑤ 接口器件的固定孔要接到保护地上,连接到机壳的定位孔、扳手要直接接到信号地;

⑥ 变压器、光耦等器件的输入输出地要分开处理(两端使用不同的GND)。

3、时钟布线

① 超过1inch的时钟线尽量走在内层,时钟线采用立体包地处理;

② 时钟线换层为不同的地参考平面需要增加回流地过孔;

③ 时钟线不允许跨分割;

④ 时钟线与其它信号线的间距达到5W,空间允许的情况下可以进行包地处理;

⑤ 时钟电路的电源走线需要加宽或铺铜处理。

4、其他

① 保护地和信号地之间的间距大于80mil;

② DC48V的爬电间距是否为80mil以上;

③ 电源平面要比地平面内缩“20H”(H为电源和地平面的距离),一般情况地内缩20mil,电源需要内缩60mil,并间隔150mil打地过孔;

④ 布线要避免出线Stub线,Stub线就是俗称的线头或歪线, 或者说信号没打算经过的路径;

⑤ AC220V的爬电间距最少为300mil,具体可以查爬电间距规格表;

⑥ 差分走线可以抑制共模干扰;

⑦ 敏感的信号线必须采用包地处理,包地线每隔200mil增加一个GND孔。

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