關(guān)于PCB layout的EMC設(shè)計檢查建議

EMC：Electro Magnetic Compatibility的簡稱，也稱電磁兼容，各種電氣或電子設(shè)備在電磁環(huán)境復雜的共同空間中，以規(guī)定的安全系數(shù)滿足設(shè)計要求的正常工作能力。

本章對于 RK3588產(chǎn)品設(shè)計中的 ESD/EMI防護設(shè)計及EMC的設(shè)計檢查給出了建議，幫助大家更好的提高產(chǎn)品的抗靜電、抗電磁干擾水平。

EMC設(shè)計檢查建議

按照設(shè)計流程，一個產(chǎn)品Layout完成之后，需要進入嚴格的評審環(huán)節(jié)，所設(shè)計的產(chǎn)品是否滿足ESD或者EMI防護設(shè)計要求，撇開原理圖設(shè)計，PCB設(shè)計一般需要我們從PCB布局和PCB布線兩個方面進行審查，本小節(jié)就這兩方面的檢查做了建議，讀者可以此作為審核PCB Layout人員的PCB的參考標準。

EMC設(shè)計布局檢查建議

1、整體布局檢查建議

1）模擬、數(shù)字、電源、保護電路要分開，立體面上不要有重疊；

2）高速、中速、低速電路要分開；

3）強電流、高電壓、強輻射元器件遠離弱電流、低電壓、敏感元器件；

4）多層板設(shè)計，必須要有單獨的電源平面和地平面；

5）對熱敏感的元件（含液態(tài)介質(zhì)電容、晶振）盡量遠離大功率的元器件、散熱器等熱源。

2、接口與保護布局檢查建議

1）一般電源防雷保護器件的順序是：壓敏電阻→保險絲→抑制二極管→EMI濾波器→電感或者共模電感，對于原理圖缺失上面任一器件進行順延布局；

2）一般對接口信號的保護器件的順序是：ESD(TVS管)→隔離變壓器→共模電感→電容→電阻，對于原理圖缺失上面任一器件進行順延布局；

3）電平變換芯片（如RS232）要靠近連接器的位置(如串口)放置；

4）易受ESD干擾的器件，如NMOS、CMOS器件等，要盡量遠離易受ESD干擾的區(qū)域（如單板的邊緣區(qū)域）。

3、時鐘電路布局檢查建議

1）時鐘電路的濾波器(盡量采用“∏”型濾波)要靠近時鐘電路的電源輸入管腳；

2）晶體、晶振和時鐘分配器的布局要注意遠離大功率的元器件、散熱器等發(fā)熱的器件；

3）晶體、晶振和時鐘分配器與相關(guān)的IC器件要盡量靠近；

4）晶振距離板邊和接口器件要大于1inch的距離。

4、開關(guān)電源布局檢查建議

1）開關(guān)電源要遠離ADDA轉(zhuǎn)換器、模擬器件、敏感器件、時鐘器件；

2）嚴格按照原理圖的要求進行布局，不要將開關(guān)電源的電容隨意放置；

3）開關(guān)電源布局要緊湊，輸入輸出要分開。

5、電容與濾波器件布局檢查建議

1）原則上每個電源管腳放置一個0.1uf的小電容、一個集成電路放置一個或多個10uf大電容，可以根據(jù)具體情況進行增減；

2）電容務必要靠近電源管腳放置，而且容值越小的電容要越靠近電源管腳；

3）EMI濾波器要靠近芯片電源的輸入口。

6、疊層檢查建議

1）多層板（四層以上）至少有一個連續(xù)完整的地平面用來控制PCB的阻抗和信號質(zhì)量；

2）電源平面和地平面靠近放置；

3）疊層盡量避免兩個信號層相鄰，如果相鄰加大兩個信號層的間距，并且布線時應該錯位布線，不能重疊布線，否側(cè)后期布線可能會引起串擾的產(chǎn)生；

4）避免兩個電源平面相鄰，特別是由于信號層鋪電源而導致的電源平面相鄰；

5）外層鋪地。

7、其他設(shè)計檢查建議

1）整機設(shè)計為浮地設(shè)備時，建議各接口不要分地設(shè)計；

2）機器外殼為金屬時，電源是三孔，要求金屬外殼必須良好連接大地。

EMC設(shè)計布線檢查建議

1、整體布線檢查建議

1）關(guān)鍵信號線走線避免跨分割

我們PCB中的信號都是阻抗線，是有參考的平面層，對于設(shè)計的關(guān)鍵信號避免跨分割的現(xiàn)象出現(xiàn)，否則會導致信號阻抗的突變，導致信號完整性問題的出現(xiàn)。如圖10，描述了信號跨分割的現(xiàn)象。

圖10 信號跨分割

2）相同功能的總線要并行走、中間不要夾叉其它信號，如果空間允許可以進行包地處理；

3）關(guān)鍵信號線走線避免“U”型或“O”型；

4）關(guān)鍵信號線走線不要人為的繞長(以最短路徑進行走線)；

5）關(guān)鍵信號線需要距離邊沿和接口400mil以上；

6）晶振下面所有層都不能走線；

7）開關(guān)電源下面不能走線，特別是電感或轉(zhuǎn)換芯片下方；

8）接收和發(fā)送信號要分開走，不能互相交叉布線。

2、隔離與保護

1）浪涌抑制器件（TVS管、壓敏電阻）對應的信號走線盡量表層，短且粗（一般10mil以上）；

2）不同接口之間的走線要清晰，不要互相交叉布線；

3）接口線到所連接的保護和濾波器件布線要盡量短；

4）接口線必需要先經(jīng)過保護或濾波器件再到信號接收芯片；

5）接口器件的固定孔要接到保護地上，連接到機殼的定位孔、扳手要直接接到信號地；

6）變壓器、光耦等器件的輸入輸出地要分開處理（兩端使用不同的GND）；

3、時鐘布線

1）超過1inch的時鐘線盡量走在內(nèi)層，時鐘線采用立體包地處理；

2）時鐘線換層為不同的地參考平面需要增加回流地過孔；

3）時鐘線不允許跨分割；

4）時鐘線與其它信號線的間距達到5W，空間允許的情況下可以進行包地處理。

5）時鐘電路的電源走線需要加寬或鋪銅處理；

4、其他

1）保護地和信號地之間的間距大于80mil；

2）DC48V的爬電間距是否為80mil以上；

3）電源平面要比地平面內(nèi)縮“20H”（H為電源和地平面的距離），一般情況地內(nèi)縮20mil，電源需要內(nèi)縮60mil，并間隔150mil打地過孔；

4）布線要避免出線Stub線，Stub線就是俗稱的線頭或歪線, 或者說信號沒打算經(jīng)過的路徑；

5）AC220V的爬電間距最少為300mil，具體可以查爬電間距規(guī)格表；

6）差分走線可以抑制共模干擾；

7）敏感的信號線必須采用包地處理，包地線每隔200mil增加一個GND孔。

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