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[参考译文] AM5728：PCB 布局-保护环和内部 EMC

admin
Guru**** 2753765 points

Other Parts Discussed in Thread: AM5728

请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/processors-group/processors/f/processors-forum/732500/am5728-pcb-layout---guard-ring-and-internal-emc

器件型号：AM5728

您好！

我将构建一个新的电路板、包括 AM5728和许多高速组件 (以太网、USB3、SATA、WiFi...)。 我担心的是电路板的布局。

我附加了一张包含3种布局差分拓扑的图片、我想对哪种拓扑是防止任何 EMC/ESD 干扰的最佳方法提供一些反馈。

第一种带有防护环的拓扑基于 AM57x 评估板、但老实说、我对此并不十分自信。

提前感谢您的帮助和建议。

Sylvain。

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    TI__Guru**** 2753765 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。
    您好！

    这是一个一般无法回答的问题、因为它取决于 PCB 的放置环境。 在所有情况下、防护环都将防止内层发射。 将信号 GND 与机箱分离取决于机箱的类型-金属或塑料、以及您必须满足的 EMI/ESD 标准类型。 如果有必要、提供用于屏蔽的占位符也是一个很好的预防措施。
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    TI__Guru**** 2753765 points
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    您好！

    只是  我们应用的总结。。。 该电路板(包括高速组件)将位于具有大量电子器件 的机柜中、同时还具有开关功率放大器。 这些电路板将 通过 ORing 千兆位以太网、Profinet 和 USB/HDMI 与他人进行通信、其中 门上有一个触摸屏。 板将被拧到金属机箱上(可能在盒中、可能只是拧在金属区域上)。

    通常、 我们用来 绘制的电路板布局与 第三幅图片类似(将屏蔽平面图拧到机箱上、将信号接地平面图拧到同一机箱上、同时使用电容器进行隔离和去耦)。 也许这种设计就足够了。 但我阅读了很多应用手册、论坛、书籍、讨论安防环以及 AM57x 的评估板、因此...   

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    TI__Guru**** 2753765 points
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    如果 ESD 是一个问题/必须进行测试、则最好将处理器放在远离连接器的位置。
    尝试在连接器和 CPU 之间具有6cm 的最小距离。
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    TI__Guru**** 2753765 points
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    是的、我同意、谢谢
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    TI__Guru**** 2753765 points
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    您还可以查看 AM572x 数据表 SR2.0修订版 D 中的第8节。在内部、您可以找到有关 PCB 布局的其他有用文档的链接。
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    TI__Guru**** 2753765 points
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    内部结构图有很多设计规则、但接地、屏蔽和保护环没有相关规定。

    总的来说、改善不一致性的方法对我来说有点令人困惑、很多应用手册都讨论了这个主题。 大多数时候、它会重新命令隔离信号接地的屏蔽计划、但有时它建议使用0欧姆去耦两个计划、有时使用1MEG//100N、有时使用4K7//100N、有时使用铁氧体磁珠、有时仅使用电容器... 我看到的最差值是0欧姆/100N？！？ 在 TI 评估板上... 我从未找到好的解释。
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    TI__Guru**** 2753765 points
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    您必须记住、TI EVM 不是最终产品、它们不一定经过 EMC/EMI 测试。 请查看此文档、该文档随每个 EVM 的板级配置文件一起提供：

    e2e.ti.com/.../Important-Notice-for-Ref-Designs.pdf

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    TI__Guru**** 2753765 points
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    我同意你的意见。 但这仍然令人困惑：)您是否有任何文档可以帮助理解？
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    TI__Guru**** 2753765 points
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    我们的主要业务是半导体。 我们对与生产产品开发相关的系统相关问题没有全面的了解。 因此，我们不能就这一问题提供指导。

     

    我不知道为什么为这个设计选择了保护环拓扑、并且 不能将这个方法与其他替代方法进行比较。

     

    我可以解释为什么在将保护环连接到 PCB 接地时、TI EVM 使用了几个0欧姆电阻器。 该电路板最初设计为使用一个0欧姆电阻器将保护环连接到 PCB 接地。 但是、当电源热插拔到 EVM 时、该电阻器损坏。 这是因为直流桶形连接器的中心触点在外部触点之前接触。 所使用的12伏直流电源的输出未进行隔离、这意味着电源的直流接地通过电源线连接到接地。 热插拔电源并通过 USB 电缆或 HDMI 电缆将 EVM 连接到 PC 时、巨大的浪涌电流将流经该单个0欧姆电阻器。 电流将通过直流连接器的中心触点、EVM 电路从电源流向电路板、并通过单个0欧姆电阻器、USB/HDMI 电缆以及 PC 电源连接到接地端返回电源。 为 EVM 电容器充电和为其电路供电所需的浪涌电流将超过单个0欧姆电阻器的能力、并像保险丝一样将其烧断。 EVM 即将完成、因此我们进行了解决此问题所需的最小编号 A 更改。 将护圈连接到 PCB 接地的所有电阻器都更改为0欧姆。 EVM 上的直流桶形连接器更改为在中心触点之前与外部触点配合的模型。 建议的电源已更改为在直流桶形连接器中具有隔离式输出和音叉中心导体的电源。 EVM 不允许相对于接地悬空很重要、因此我们提供了一个连接到 PCB 接地的大螺钉端子、如果 EVM 未通过一根外设电缆连接到接地端、则可以使用该端子。

     

    我希望我们能在你的其他问题上提供更多帮助，但我们没有任何人有资格就这些问题提供指导。

     

    此致、
    Paul

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    TI__Guru**** 2753765 points
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    尊敬的 Paul：

    非常感谢您的反馈。 我现在至少了解 为什么使用0欧姆。

    我想我将从一个机箱方案开始、该方案将所有屏蔽连接器组合在一起、通过1MEG//100nF 从信号接地去耦。 EMC 测试将验证电容器是否足够或必须替换为铁氧体磁珠。 机箱是金属的、并连接到地面、 因此我应该将螺钉连接到机箱计划。 在等电位方面、我还将通过螺钉将信号接地连接到底盘。 我希望机箱信号接地、capa 和机箱方案之间不会有任何接地环路电流...

    感谢您的帮助、

    此致、

    Sylvain。

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    TI__Guru**** 2753765 points
    请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。
    有时、我们会在帮助客户的同时解决系统级实施问题。 我想提一下几年前发现的一个问题、它与 USB 连接器屏蔽连接相关、以防您发现它有用。

    PCB 组件正在进行 USB 合规性测试、未通过低速和全速眼图测试。 仔细检查后、我们发现测试失败、因为通过眼图进行了一次转换。 当总线从总线上发送的最后一个数据位转变为表明 EOP (数据包末尾)的 SE0 (单端-零)时、就会发生这种转换。 我们最终确定发生这种情况的原因是 USB 连接器屏蔽未直接连接到信号接地。 这仅在总线上驱动 SE0时发生、因为只有一个 USB 差分信号从3.3V 切换到0V、转换产生的能量耦合到屏蔽层、而屏蔽层从屏蔽层连接到的电缆远端反射 信号接地。 这种延迟反射具有足够的能量、可以耦合回 USB 信号并跨越眼睛。 当 USB 信号被驱动至相反的状态时、未出现此问题、因为这不会产生像驱动 SE0那样的不平衡状态。 我们通过将 USB 连接器屏蔽连接到信号接地来解决该问题。 在这种情况下、PCB 组装是一个内部开发板、不需要通过任何辐射发射测试。

    此示例展示了在尝试实施可能有助于减少辐射发射和 ESD 抗扰度的各种方法之前、您可能需要了解系统的许多方面。

    此致、
    Paul