印刷電路板屏蔽: 類型, 好處, 和版面技巧

Ryan 是 MOKO 的高級電子工程師, 在這個行業有十多年的經驗. 專業從事PCB版圖設計, 電子設計, 和嵌入式設計, 他為不同領域的客戶提供電子設計和開發服務, 來自物聯網, 引領, 消費電子產品, 醫療等.
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印刷電路板屏蔽: 類型, 好處, 和版面技巧

印刷電路板 (印刷電路板) 設計人員在佈局電路板時經常會遇到電磁幹擾問題. 他們必須考慮電磁相容性以滿足系統規格. 即使佈局上的小疏忽也會引發電磁併發症, 例如短路或 EMI/RFI 噪聲. 這就是 PCB 屏蔽罩派上用場的地方!

什麼是 PCB 屏蔽層?

PCB 屏蔽罩是圍繞 PCB 的外殼,可保護 PCB 並減少電氣幹擾. 它通常由導電金屬材料製成,起到電磁屏蔽的作用. 最常用的材料是鋁, 鋼, 和錫.

屏蔽可防止 PCB 與其他組件或表面接觸,從而防止短路. 它還可以防止可能導致短路的灰塵和碎片. 此外, 它可以阻擋電磁幹擾 (電磁干擾) 從收音機, 馬達, 以及其他可能破壞您敏感電路的來源.

使用 PCB 屏蔽的好處

以下是使用 PCB 屏蔽的一些主要優點:

  • 防止短路 – 屏蔽層可防止之間意外短路 焊接 護墊 或 PCB 上的組件透過隔離電子元件.
  • 減少 EMI/RFI 幹擾 – 電磁屏蔽可阻擋傳入和傳出的 EMI/RFI 噪聲,這些噪聲可能會幹擾您的電路運行.
  • 防止撞擊 – PCB 周圍的剛性屏蔽有助於防止物理碰撞, 振動, 和其他機械應力.
  • 含有排放物 – 它可以阻止 PCB 產生的電磁能量輻射出去並幹擾附近的電子設備.
  • 提高安全性 – 屏蔽可以防止接觸帶電組件和電路,從而降低電擊風險.
  • 允許原型設計 – 屏蔽罩可讓您在創建自訂外殼之前更輕鬆地安全測試和修改 PCB 設計.

PCB 屏蔽的類型

印刷電路板屏蔽

兩種流行的屏蔽方法是射頻 (射頻) 屏蔽和Arduino屏蔽:

  • PCB射頻屏蔽

射頻屏蔽可阻擋電磁場, 靜電荷, 和無線電波. 常見的射頻屏蔽解決方案包括金屬罐, 彈性體材料, 鐵氧體磁珠和板, 導電網, 和隔離接地層. 這些解決方案充當 法拉第籠, 防止外部幹擾破壞敏感組件.

  • Arduino屏蔽

Arduino 擴充板是模組化 PCB,可連接到 Arduino 板以添加功能. 例如, 無線的, 乙太網路, 全球行動通訊系統, 和原型設計擴展了 Arduino 功能. 屏蔽引腳連接可堆疊板,同時避免用於 I2C 和 SPI 匯流排的保留引腳. 具有預先建構的電路和程式碼庫, 與客製化設計相比,Arduino 擴充板可快速實施.

RF 和 Arduino 屏蔽各有優缺點. 射頻屏蔽提供強大的 EMI 保護,但實施起來成本高且複雜. Arduino 屏蔽價格實惠且簡單,但提供的專業屏蔽較少. 周到的屏蔽設計是平衡保護的關鍵, 成本, 和給定應用程式的複雜性.

PCB 屏蔽罩如何運作?

PCB 屏蔽的工作原理是包含 PCB 的電磁場並阻止來自其他來源的外部 EMI. 導電外殼在電子設備周圍形成法拉第籠, 迫使 EMI 沿著屏蔽層外側流動. 這可以防止幹擾屏蔽區域內的組件.

屏蔽層的正確接地也有助於吸收輻射並將其轉移到地面. 通常包括小開口以允許進入測試點, 顯示, 和控制. 盡可能減少任何間隙.

6 PCB 佈局中 EMI 屏蔽設計技巧

PCB 佈局中的 EMI 屏蔽

減輕印刷電路板設計中的電磁幹擾需要仔細的佈局技術. 遵循這些 6 有助於抑制電磁幹擾的關鍵策略:

  1. 使用低電感接地層.

將整個圖層奉獻給 多層板 作為地平面. 最大化接地平面面積以減少電感迴路面積. 這降低了電流返迴路徑的阻抗, 減少共模雜訊和輻射發射. 使用過孔將所有訊號直接連接到接地層,以避免返迴路徑天線.

  1. 屏蔽敏感元件.

在易受干擾的組件周圍使用接地導電外殼. 電磁場在屏蔽層中感應出電流,透過反射和吸收抵消撞擊場. 選擇合適的屏蔽,如罐子, 墊片, 或依所需衰減進行篩選.

  1. 透過匹配傳輸線控制阻抗.

使用寬度/空間比規則將走線阻抗與源阻抗和負載阻抗匹配. 這可以防止引起振鈴和 EMI 的反射和諧振. 跟隨 受控阻抗 高速走線設計. 根據需要使用阻抗調諧短截線和終端電阻.

  1. 帶有去耦電容器的旁路電源軌.

在每個 IC 電源引腳處放置具有低電感的陶瓷去耦電容. 這提供了一個電荷庫來處理快速開關噪聲, 保持電源軌清潔. 使用多個不同值的電容器來實現較寬的頻率範圍.

  1. 隔離和過濾板部分.

分區板轉模擬, 數位的, 高速, 等待並保持訊號本地化. 當訊號必須跨域時, 使用鐵氧體過濾器, 共模扼流圈和電容器. 每個部分都包含噪音.

  1. 組織組件放置.

將相關組件組合在一起並統一定向. 將雜訊的數位電路放置在遠離敏感類比電路的地方. 有效佈線以最大限度地減少長度和交叉. 透過週期性接地過孔減少天線效應.

要點

為您的專案添加適當的 PCB 屏蔽有助於防止短路問題, EMI/RFI 噪音, 和靜電衝擊. 需要仔細的屏蔽設計以完全遏制不必要的電磁幹擾. 將堅固的屏蔽整合到 PCB 佈局和外殼中, 您可以確保您的電子設備可靠地運行.

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Ryan 是 MOKO 的高級電子工程師, 在這個行業有十多年的經驗. 專業從事PCB版圖設計, 電子設計, 和嵌入式設計, 他為不同領域的客戶提供電子設計和開發服務, 來自物聯網, 引領, 消費電子產品, 醫療等.
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