PCB 穴を使用して EM を低減

PCB の取り付け穴は、電子設計における重要な要素です。 すべての PCB 設計者は、PCB 取り付け穴の目的と基本設計を理解する必要があります。 また、設置穴がアースに接続されている場合、設置後の不必要なトラブルを軽減できます。

PCB の穴を使用して EMI を低減するにはどうすればよいですか?

名前が示すように、PCB 取り付け穴は PCB をケースに固定するのに役立ちます。 しかし、それはその物理的機械的目的であり、電磁的機能に加えて、PCB 取り付け穴は電磁障害 (EMI) を低減するためにも使用できます。 EMI の影響を受けやすい PCB は通常、金属製の筐体に配置されます。 EMIを効果的に低減するには、メッキされたPCBの取り付け穴をグランドに接続する必要があります。 このような接地シールドの後、電磁干渉は金属ケースから接地に向けられます。

平均的な初心者の設計者がよく尋ねる質問は、正確にどのアースに接続するのかということです。 一般的な電子機器には、信号、ケースベース、アースがあります。 経験則として、取り付け穴を信号グランドに接続することはできません。 信号グランドは回路設計における電子コンポーネントの基準グランドであり、そこに電磁干渉が入るのは良いことではありません。

接続しているのはケースシャーシのアースです。 これは、キャビネットのすべてのアース接続の接続点です。 シャーシのアースは 1 点で接続する必要があり、できればスター接続を介して接続する必要があります。 これにより、グランド ループや複数のグランド接続が回避されます。 複数のアース接続により、わずかな電圧差が生じ、シャーシのアース間に電流が流れる可能性があります。 安全対策のために、シャーシのアースがアースに接続されます。

適切なアース接続が重要なのはなぜですか?

PCB ボードのシェル ベースが金属シェルの場合、金属シェル全体がアースとなり、220V 電源のアース線がアースに接続され、すべてのインターフェイスがアースに接続される必要があり、ネジは地球にもつながっています。 このようにして、EMC テストで入力された干渉は、内部システムに干渉しないように、グランドからグランドに直接放出されます。 さらに、EMC 保護デバイスが各インターフェイスで使用可能であり、インターフェイスの近くにある必要があります。

プラスチックケースの場合は、金属プレートを埋め込むのが最適です。 それを実現する方法がない場合は、配線レイアウトをさらに検討する必要があります。 敏感な信号 (クロック、リセット、水晶発振器など) ラインは保護して処理する必要があり、フィルター ネットワーク (チップ、水晶発振器、電源) を追加する必要があります。

メッキされた取り付け穴をシャーシのアースに接続することがベスト プラクティスですが、従うべき唯一のベスト プラクティスではありません。 機器を確実に保護するには、シャーシのアースを適切なアースに接続する必要があります。 たとえば、適切に接地されていない自動駐車精算機を構築した場合、精算中に「電気が通される」ことについて顧客から苦情が出る可能性があります。 これは、顧客がエンクロージャの非絶縁金属部分に触れたときに発生する可能性があります。

コンピュータの電源装置のシャーシが適切に接地されていない場合にも、軽い感電を受ける可能性があります。 また、コンセントと建物のアースを接続するアースケーブルが外れている場合にも発生することがあります。 これにより、それぞれのマシンでフローティング グラウンドが発生する可能性があります。

EMI シールドの原理は、適切なアース接続に依存します。 フローティングアース接続を行うと、顧客が軽い感電にさらされるだけでなく、機器がショートした場合にユーザーが危険にさらされる可能性があります。 以下の図に示すように、安全性と EMI シールドのために適切な接地が重要です。

PCB 取り付け穴の設計に関する基本的なヒント

PCB 取り付け穴は設計でよく使用されます。 取り付け穴の取り付けを行う場合は、いくつかの簡単な基本原則があります。 まず、取り付け穴の座標に注意してください。 ここで間違いを犯すと、PCB がハウジングに正しく取り付けられなくなる直接的な原因になります。 また、取り付け穴が選択したネジに対して正しいサイズであることを確認してください。

一般に、取り付け穴を PCB の端にあまり遠くに配置しないでください。 端の誘電体材料が少なすぎると、取り付けまたは取り外しの際に PCB に亀裂が生じる可能性があります。 また、取り付け穴と他の部品の間に十分な隙間を残す必要があります。

Altium のシリアル ソフトウェアである Altium Designer などの優れた回路設計ソフトウェアは、取り付け穴を正確に配置し、関連する安全な間隔のルールを定義できます。