Verwenden Sie Leiterplattenlöcher, um EM zu reduzieren

Befestigungslöcher in einer Leiterplatte sind ein wichtiges Element im elektronischen Design. Jeder PCB-Designer wird den Zweck der PCB-Montagelöcher und das grundlegende Design verstehen. Und wenn das Installationsloch mit dem Boden verbunden ist, kann dies einige unnötige Probleme nach der Installation ersparen.

Wie kann man Leiterplattenlöcher nutzen, um elektromagnetische Störungen zu reduzieren?

Wie der Name schon sagt, helfen die Leiterplatten-Befestigungslöcher dabei, die Leiterplatte am Gehäuse zu befestigen. Aber das ist ihr physikalisch-mechanischer Zweck, und zusätzlich zu ihrer elektromagnetischen Funktion können Leiterplattenmontagelöcher auch zur Reduzierung elektromagnetischer Störungen (EMI) verwendet werden. EMV-empfindliche Leiterplatten werden üblicherweise in Metallgehäusen untergebracht. Um EMI wirksam zu reduzieren, müssen plattierte Leiterplattenmontagelöcher mit Masse verbunden werden. Nach einer solchen Erdungsabschirmung werden alle elektromagnetischen Störungen vom Metallgehäuse zur Erde geleitet.

Eine häufige Frage, die sich der durchschnittliche unerfahrene Designer stellt, ist, an welche Masse schließt man es genau an? In herkömmlichen elektronischen Geräten gibt es Signale, Gehäusebasen und Erdungen. Als Faustregel gilt, dass Sie das Montageloch nicht mit der Signalmasse verbinden können. Die Signalerde ist die Bezugserde für elektronische Komponenten in Ihrem Schaltungsentwurf, und es ist nicht sinnvoll, dort elektromagnetische Störungen einzuführen.

Was Sie anschließen, ist die Masse des Gehäusegehäuses. Dies ist der Treffpunkt für alle Masseverbindungen des Schrankes. Die Masse des Gehäuses sollte an einem Punkt angeschlossen werden, vorzugsweise über eine Sternschaltung. Dadurch werden Masseschleifen und mehrfache Masseverbindungen vermieden. Mehrere Erdungsanschlüsse können zu geringfügigen Spannungsunterschieden führen und dazu führen, dass Strom zwischen den Gehäuseerdungspunkten fließt. Aus Sicherheitsgründen wird dann die Gehäusemasse mit der Erde verbunden.

Warum ist eine ordnungsgemäße Erdung wichtig?

Wenn die Schalenbasis der Leiterplatte eine Metallschale ist, dann ist die gesamte Metallschale die Erde, das Erdungskabel der 220-V-Stromversorgung ist mit der Erde verbunden, alle Schnittstellen müssen mit der Erde verbunden werden und die Schrauben sind es auch mit der Erde verbunden. Auf diese Weise werden die bei der EMV-Prüfung eingetragenen Störungen direkt vom Erdreich zum Erdreich abgeleitet, so dass eine Beeinträchtigung des internen Systems gewährleistet ist. Darüber hinaus müssen für jede Schnittstelle EMV-Schutzgeräte vorhanden sein und sich in der Nähe der Schnittstelle befinden.

Wenn es sich um ein Kunststoffgehäuse handelt, ist es am besten, eine Metallplatte darin einzubetten. Wenn es keine Möglichkeit gibt, dies zu erreichen, müssen Sie mehr über die Verkabelungsanordnung nachdenken. Empfindliche Signalleitungen (Takt, Reset, Quarzoszillator usw.) müssen geschützt verarbeitet werden und Filternetzwerke (Chips, Quarzoszillatoren, Netzteile) müssen hinzugefügt werden.

Das Verbinden plattierter Befestigungslöcher mit der Gehäusemasse ist eine bewährte Methode, aber nicht die einzige, die es zu befolgen gilt. Um sicherzustellen, dass Ihre Ausrüstung geschützt ist, muss die Gehäuseerdung mit einer geeigneten Erdung verbunden sein. Wenn Sie beispielsweise einen Parkautomaten bauen, der nicht ordnungsgemäß geerdet ist, kann es sein, dass sich Kunden darüber beschweren, dass sie beim Bezahlen „elektrisiert“ werden. Dies kann passieren, wenn ein Kunde ein nicht isoliertes Metallteil des Gehäuses berührt.

Es besteht auch die Möglichkeit eines leichten Stromschlags, wenn das Gehäuse des Computer-Netzteils nicht ordnungsgemäß geerdet ist. Dies kann auch passieren, wenn das Erdungskabel, das die Steckdose mit der Erdung des Gebäudes verbindet, getrennt wird. Dies kann zu einem schwimmenden Grund an der jeweiligen Maschine führen.

Die Prinzipien der EMI-Abschirmung basieren auf einer ordnungsgemäßen Erdungsverbindung. Mit einer erdfreien Verbindung setzen Sie Ihre Kunden nicht nur einem leichten Stromschlag aus, sondern können Ihre Benutzer auch gefährden, wenn Ihre Geräte kurzgeschlossen werden. Eine ordnungsgemäße Erdung ist für die Sicherheit und die EMI-Abschirmung wichtig, wie im Diagramm unten dargestellt.

Grundlegende Tipps zum Entwerfen von Leiterplattenmontagelöchern

Im Design werden häufig Leiterplattenmontagelöcher verwendet. Beim Arbeiten mit Montagelochinstallationen gibt es einige einfache Grundprinzipien. Achten Sie zunächst auf die Koordinaten der Befestigungslöcher. Ein Fehler hier führt direkt dazu, dass Ihre Platine nicht richtig in ihrem Gehäuse installiert wird. Stellen Sie außerdem sicher, dass die Befestigungslöcher die richtige Größe für die von Ihnen gewählten Schrauben haben.

Platzieren Sie die Befestigungslöcher im Allgemeinen nicht zu weit am Rand der Leiterplatte. Zu wenig dielektrisches Material an den Rändern kann beim Ein- oder Ausbau zu Rissen auf der Leiterplatte führen. Sie sollten außerdem genügend Abstand zwischen den Befestigungslöchern und anderen Teilen lassen.

Hervorragende Schaltungsdesign-Software wie Altium Designer, die serielle Software von Altium, kann Montagelöcher präzise platzieren und die Regeln für den zugehörigen Sicherheitsabstand definieren.