關(guān)于PCB layout的EMC設(shè)計(jì)檢查建議

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

本章對(duì)于 RK3588產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的 ESD/EMI防護(hù)設(shè)計(jì)及EMC的設(shè)計(jì)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(jì)檢查建議

按照設(shè)計(jì)流程，一個(gè)產(chǎn)品Layout完成之后，需要進(jìn)入嚴(yán)格的評(píng)審環(huán)節(jié)，所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是否滿足ESD或者EMI防護(hù)設(shè)計(jì)要求，撇開(kāi)原理圖設(shè)計(jì)，PCB設(shè)計(jì)一般需要我們從PCB布局和PCB布線兩個(gè)方面進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)。

EMC設(shè)計(jì)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(hù)電路要分開(kāi)，立體面上不要有重疊；

2）高速、中速、低速電路要分開(kāi)；

3）強(qiáng)電流、高電壓、強(qiáng)輻射元器件遠(yuǎn)離弱電流、低電壓、敏感元器件；

4）多層板設(shè)計(jì)，必須要有單獨(dú)的電源平面和地平面；

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

2、接口與保護(hù)布局檢查建議

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

2）一般對(duì)接口信號(hào)的保護(hù)器件的順序是：ESD(TVS管)→隔離變壓器→共模電感→電容→電阻，對(duì)于原理圖缺失上面任一器件進(jìn)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(yuǎn)離易受ESD干擾的區(qū)域（如單板的邊緣區(qū)域）。

3、時(shí)鐘電路布局檢查建議

1）時(shí)鐘電路的濾波器(盡量采用“∏”型濾波)要靠近時(shí)鐘電路的電源輸入管腳；

2）晶體、晶振和時(shí)鐘分配器的布局要注意遠(yuǎn)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(shí)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(kāi)關(guān)電源布局檢查建議

1）開(kāi)關(guān)電源要遠(yuǎn)離ADDA轉(zhuǎn)換器、模擬器件、敏感器件、時(shí)鐘器件；

2）嚴(yán)格按照原理圖的要求進(jìn)行布局，不要將開(kāi)關(guān)電源的電容隨意放置；

3）開(kāi)關(guān)電源布局要緊湊，輸入輸出要分開(kāi)。

5、電容與濾波器件布局檢查建議

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

2）電容務(wù)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(gè)連續(xù)完整的地平面用來(lái)控制PCB的阻抗和信號(hào)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(gè)信號(hào)層相鄰，如果相鄰加大兩個(gè)信號(hào)層的間距，并且布線時(shí)應(yīng)該錯(cuò)位布線，不能重疊布線，否側(cè)后期布線可能會(huì)引起串?dāng)_的產(chǎn)生；

4）避免兩個(gè)電源平面相鄰，特別是由于信號(hào)層鋪電源而導(dǎo)致的電源平面相鄰；

5）外層鋪地。

7、其他設(shè)計(jì)檢查建議

1）整機(jī)設(shè)計(jì)為浮地設(shè)備時(shí)，建議各接口不要分地設(shè)計(jì)；

2）機(jī)器外殼為金屬時(shí)，電源是三孔，要求金屬外殼必須良好連接大地。

EMC設(shè)計(jì)布線檢查建議

1、整體布線檢查建議

1）關(guān)鍵信號(hào)線走線避免跨分割

我們PCB中的信號(hào)都是阻抗線，是有參考的平面層，對(duì)于設(shè)計(jì)的關(guān)鍵信號(hào)避免跨分割的現(xiàn)象出現(xiàn)，否則會(huì)導(dǎo)致信號(hào)阻抗的突變，導(dǎo)致信號(hào)完整性問(wèn)題的出現(xiàn)。如圖10，描述了信號(hào)跨分割的現(xiàn)象。

圖10 信號(hào)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(hào)，如果空間允許可以進(jìn)行包地處理；

3）關(guān)鍵信號(hào)線走線避免“U”型或“O”型；

4）關(guān)鍵信號(hào)線走線不要人為的繞長(zhǎng)(以最短路徑進(jìn)行走線)；

5）關(guān)鍵信號(hào)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(kāi)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(hào)要分開(kāi)走，不能互相交叉布線。

2、隔離與保護(hù)

1）浪涌抑制器件（TVS管、壓敏電阻）對(duì)應(yīng)的信號(hào)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(hù)和濾波器件布線要盡量短；

4）接口線必需要先經(jīng)過(guò)保護(hù)或?yàn)V波器件再到信號(hào)接收芯片；

5）接口器件的固定孔要接到保護(hù)地上，連接到機(jī)殼的定位孔、扳手要直接接到信號(hào)地；

6）變壓器、光耦等器件的輸入輸出地要分開(kāi)處理（兩端使用不同的GND）；

3、時(shí)鐘布線

1）超過(guò)1inch的時(shí)鐘線盡量走在內(nèi)層，時(shí)鐘線采用立體包地處理；

2）時(shí)鐘線換層為不同的地參考平面需要增加回流地過(guò)孔；

3）時(shí)鐘線不允許跨分割；

4）時(shí)鐘線與其它信號(hào)線的間距達(dá)到5W，空間允許的情況下可以進(jìn)行包地處理。

5）時(shí)鐘電路的電源走線需要加寬或鋪銅處理；

4、其他

1）保護(hù)地和信號(hào)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(guò)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(shuō)信號(hào)沒(méi)打算經(jīng)過(guò)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(hào)線必須采用包地處理，包地線每隔200mil增加一個(gè)GND孔。

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