Дали знаете како да го решите проблемот со EMI при повеќеслоен дизајн на ПХБ?
Дозволете ми да ви кажам!
Постојат многу начини за решавање на проблемите со ЕМИ.Современите методи за сузбивање на EMI вклучуваат: користење на EMI потисна облога, избор на соодветни делови за потиснување на EMI и дизајн на симулација на EMI.Врз основа на најосновниот распоред на ПХБ, овој труд ја разгледува функцијата на оџакот на ПХБ во контролирањето на зрачењето ЕМИ и вештините за дизајнирање на ПХБ.
електричен автобус
Скокот на излезниот напон на IC може да се забрза со поставување на соодветна капацитивност во близина на иглата за напојување на IC.Сепак, тука не е крајот на проблемот.Поради ограничениот фреквентен одзив на кондензаторот, невозможно е кондензаторот да генерира хармонична моќност потребна за чисто возење на излезот на ИЦ во целиот фреквентен опсег.Дополнително, минливиот напон формиран на магистралата за напојување ќе предизвика пад на напонот на двата краја на индуктивноста на патеката за одвојување.Овие минливи напони се главните извори на пречки на ЕМИ со заеднички режим.Како можеме да ги решиме овие проблеми?
Во случај на IC на нашата плочка, слојот за напојување околу ИЦ може да се смета за добар високофреквентен кондензатор, кој може да ја собере енергијата протечена од дискретниот кондензатор кој обезбедува енергија со висока фреквенција за чист излез.Покрај тоа, индуктивноста на добар слој на моќност е мала, така што минливиот сигнал синтетизиран од индукторот е исто така мал, со што се намалува заедничкиот режим EMI.
Се разбира, врската помеѓу слојот за напојување и иглата за напојување IC мора да биде што е можно пократка, бидејќи растечкиот раб на дигиталниот сигнал е сè побрз и побрз.Подобро е да го поврзете директно со подлогата каде што се наоѓа иглата за напојување на IC, за што треба да се дискутира посебно.
За да се контролира EMI на заеднички режим, слојот за напојување мора да биде добро дизајниран пар на напојувачки слоеви за да помогне во раздвојувањето и да има доволно ниска индуктивност.Некои луѓе можеби ќе прашаат, колку е добро?Одговорот зависи од слојот на моќност, материјалот помеѓу слоевите и работната фреквенција (т.е. функција од времето на пораст на IC).Општо земено, растојанието на моќните слоеви е 6mil, а меѓуслојот е материјал FR4, така што еквивалентната капацитивност по квадратен инч од енергетскиот слој е околу 75pF.Очигледно, колку е помало растојанието помеѓу слоевите, толку е поголем капацитетот.
Нема многу уреди со време на пораст од 100-300ps, но според сегашната стапка на развој на IC, уредите со време на пораст во опсег од 100-300ps ќе заземаат висок процент.За кола со време на подигање од 100 до 300 PS, растојанието меѓу слоевите од 3 мил повеќе не е применливо за повеќето апликации.Во тоа време, неопходно е да се усвои технологијата на раслојување со меѓуслојно растојание помало од 1 мил, и да се замени диелектричниот материјал FR4 со материјал со висока диелектрична константа.Сега, керамиката и пластиката во саксии може да ги задоволат барањата за дизајн на кола за време на пораст од 100 до 300ps.
Иако во иднина може да се користат нови материјали и методи, вообичаените кола за време на издигнување од 1 до 3 ns, растојанието меѓу слоевите од 3 до 6 милји и диелектричните материјали FR4 обично се доволни за да се справат со хармоници од висока класа и да направат минливи сигнали доволно ниски, т.е. , заедничкиот режим EMI може да се намали многу ниско.Во овој труд, даден е дизајнерски пример за натрупување на слоеви со ПХБ, а растојанието помеѓу слоевите се претпоставува дека е од 3 до 6 мил.
електромагнетна заштита
Од гледна точка на насочување на сигналот, добра стратегија за слоевитост треба да биде поставувањето на сите траги на сигналот во еден или повеќе слоеви, кои се до слојот на моќност или рамнината на заземјувањето.За снабдување со електрична енергија, добра стратегија за слоеви треба да биде слојот на моќност да биде во непосредна близина на рамнината на земјата, а растојанието помеѓу слојот на моќност и рамнината на земјата треба да биде што е можно помало, што е она што го нарекуваме стратегија за „слоење“.
ПХБ магацинот
Каков вид на стратегија за редење може да помогне да се заштити и потисне ЕМИ?Следната шема за натрупување на слоеви претпоставува дека струјата за напојување тече на еден слој и дека единечен напон или повеќе напони се распределени во различни делови од истиот слој.Случајот со повеќе слоеви на моќност ќе биде разгледан подоцна.
4-слојна плоча
Постојат некои потенцијални проблеми во дизајнот на 4-слојните ламинати.Како прво, дури и ако слојот на сигналот е во надворешниот слој, а моќноста и рамнината за заземјување се во внатрешниот слој, растојанието помеѓу слојот на моќност и рамнината на земјата е сè уште преголемо.
Ако условот за трошоци е првиот, може да се разгледаат следните две алтернативи на традиционалната 4-слојна плоча.И двете од нив можат да ги подобрат перформансите за потиснување на EMI, но се погодни само за случај кога густината на компонентите на плочата е доволно мала и има доволно површина околу компонентите (за да се постави потребната бакарна обвивка за напојување).
Првата е најпосакуваната шема.Надворешните слоеви на ПХБ се сите слоеви, а средните два слоја се слоеви на сигнал / моќ.Напојувањето на слојот на сигналот е насочено со широки линии, што ја прави импедансата на патеката на струјата на напојувањето ниска и импедансата на патеката на микролентата на сигналот мала.Од гледна точка на EMI контролата, ова е најдобрата 4-слојна структура на ПХБ достапна.Во втората шема, надворешниот слој носи моќ и заземјување, а средниот два слој го носи сигналот.Во споредба со традиционалната 4-слојна плоча, подобрувањето на оваа шема е помало, а меѓуслојната импеданса не е толку добра како онаа на традиционалната 4-слојна плоча.
Ако треба да се контролира импедансата на жици, горната шема за редење треба да биде многу внимателна за да ги постави жиците под бакарниот остров на напојување и заземјување.Покрај тоа, бакарниот остров на напојувањето или слојот треба да биде меѓусебно поврзан колку што е можно за да се обезбеди поврзување помеѓу еднонасочна струја и ниска фреквенција.
6-слојна плоча
Ако густината на компонентите на 4-слојната плоча е голема, 6-слојната плоча е подобра.Сепак, заштитниот ефект на некои шеми за редење во дизајнот на 6-слојната плоча не е доволно добар, а минливиот сигнал на магистралата за напојување не е намален.Два примери се дискутирани подолу.
Во првиот случај, напојувањето и земјата се поставени во вториот и петтиот слој соодветно.Поради високата импеданса на напојувањето обложено со бакар, многу е неповолно да се контролира зрачењето на EMI со заеднички режим.Сепак, од гледна точка на контрола на импедансата на сигналот, овој метод е многу точен.
Во вториот пример, напојувањето и земјата се поставени во третиот и четвртиот слој соодветно.Овој дизајн го решава проблемот со бакарната импеданса на напојувањето.Поради слабите перформанси на електромагнетната заштита на слојот 1 и слојот 6, диференцијалниот режим EMI се зголемува.Ако бројот на сигнални линии на двата надворешни слоја е најмал, а должината на линиите е многу кратка (помалку од 1/20 од највисоката хармонична бранова должина на сигналот), дизајнот може да го реши проблемот со диференцијалниот режим EMI.Резултатите покажуваат дека потиснувањето на диференцијалниот режим EMI е особено добро кога надворешниот слој е исполнет со бакар, а областа обложена со бакар е заземјена (секој интервал на бранова должина од 1/20).Како што споменавме погоре, ќе се постави бакар
Време на објавување: 29 јули 2020 година
