PCB Design Guidelines for EMI

PCB 설계의 중요성

PCB(Printed Circuit Board)는 전자 기기의 핵심 부품으로, 전기 신호를 전달하고 전자 부품을 연결하는 역할을 합니다.

 

따라서 PCB 설계는 전자 기기의 성능과 안정성에 큰 영향을 미칩니다. 특히, EMI(전자기 간섭)는 전자 기기 간의 신호 간섭을 유발하여 성능 저하를 초래할 수 있습니다. 따라서 EMI 저감을 위한 PCB 설계 가이드라인을 이해하고 적용하는 것이 중요합니다.

EMI란 무엇인가?

EMI는 전자기 간섭을 의미하며, 전자 기기에서 발생하는 전자기파가 다른 기기에 영향을 미치는 현상입니다.

 

EMI는 다양한 원인으로 발생할 수 있으며, 전자 기기의 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 EMI를 관리하고 저감하는 것은 전자 기기 설계에서 필수적인 요소입니다.

EMI 저감을 위한 PCB 설계 가이드라인

EMI를 저감하기 위한 PCB 설계에는 여러 가지 방법이 있습니다. 다음은 그 중 몇 가지 주요 가이드라인입니다.

 

GND 연결 방법

GND(접지) 연결은 PCB 설계에서 매우 중요한 요소입니다. GND 평면을 적절히 설계하면 EMI를 효과적으로 저감할 수 있습니다.

출처 : oxeltech

왼쪽의 "NOT RECOMMENDED" 디자인은 여러 트레이스가 GND 평면에 연결되어 있어 비효율적입니다. 반면 오른쪽의 "RECOMMENDED" 디자인은 직접적인 경로로 연결되어 있어 성능이 향상됩니다. 따라서 GND 연결을 최적화하는 것이 중요합니다.

 

신호 경로 최적화

신호 경로를 최적화하는 것은 EMI 저감에 큰 도움이 됩니다. 신호 트레이스를 짧고 직선으로 유지하고, 신호와 GND 경로를 가깝게 배치하여 루프 면적을 줄이는 것이 효과적입니다. 이렇게 하면 신호의 간섭을 최소화할 수 있습니다.

출처 : protoexpress.com/blog/7-pcb-design-tips-solve-emi-emc-issues

 

 

RF 부품이 강조된 PCB 디자인을 보여주며, GND 트레이스와 GND 비아의 중요성을 강조합니다.

차폐 및 필터링

차폐는 EMI를 저감하는 또 다른 효과적인 방법입니다. PCB에 차폐 캔을 추가하거나 EMI 개스킷을 사용하여 외부 간섭으로부터 보호할 수 있습니다.

출처 : protoexpress.com/blog/7-pcb-design-tips-solve-emi-emc-issues/

 

에서는 공통 모드 방사선이 PCB에서 발생하는 모습을 보여주며, 차폐의 필요성을 강조합니다. 또한, 필터링을 통해 특정 주파수의 간섭을 차단할 수 있습니다.

PCB 레이어 배열

PCB의 레이어 배열도 EMI 저감에 중요한 역할을 합니다. 전원 레이어와 신호 레이어를 분리하고, GND 레이어를 중간에 배치하여 EMI를 줄일 수 있습니다.

 

에서는 다양한 방사선 유형과 신호 무결성 문제를 보여주며, 레이어 배열의 중요성을 강조합니다.

EMC 최적화를 위한 추가 팁

EMC(전자기 호환성)를 최적화하기 위해서는 다음과 같은 추가 팁을 고려해야 합니다. 첫째, 부품 간의 간격을 충분히 두어 간섭을 줄입니다. 둘째, 신호와 전원 간의 분리를 통해 간섭을 최소화합니다. 셋째, 필터와 차폐 재료를 사용하여 EMI를 저감합니다.

 

에서는 전자기 환경과 전기 장비 설치 간의 관계를 보여주며, EMI 저감을 위한 다양한 요소를 강조합니다.

마무리 및 참고 자료

EMI 저감을 위한 PCB 설계는 전자 기기의 성능과 안정성을 높이는 데 필수적입니다. 위에서 언급한 가이드라인을 참고하여 PCB 설계를 최적화하면 EMI 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. 추가적인 정보는 다음의 자료를 참고하시기 바랍니다.

• TI.com의 PCB 설계 가이드라인
• Cadence Design Systems의 EMI 저감 PCB 설계 가이드라인
• Sierra Circuits의 EMI 및 EMC 문제 해결을 위한 PCB 설계 팁
• Altium의 EMI 저감을 위한 PCB 설계 기술

이러한 가이드라인을 통해 EMI 문제를 효과적으로 관리하고, 안정적인 전자 기기를 설계하시기 바랍니다.

 

 

[ 참고자료 ]

[1] TI.com - PCB Design Guidelines For Reduced EMI (https://www.ti.com/lit/an/szza009/szza009.pdf)

[2] Cadence Design Systems - PCB Design Guidelines for EMI Reduction and EMC ... (https://resources.pcb.cadence.com/blog/2024-pcb-design-guidelines-for-emi)

[3] Sierra Circuits - Tips and PCB Design Guidelines for EMI & EMC (https://www.protoexpress.com/blog/7-pcb-design-tips-solve-emi-emc-issues/)

[4] Altium - PCB Design Techniques to Reduce EMI (https://files.resources.altium.com/sites/default/files/uberflip_docs/file_731.pdf)