Како да се реши проблемот со ЕМИ при дизајнирање на повеќеслојни PCB?

Дали знаете како да го решите проблемот ЕМИ при повеќеслоен дизајн на ПХБ?

Дозволете ми да ви кажам!

Постојат многу начини да се решат проблемите со ЕМИ. Современите методи за сузбивање на ЕМИ вклучуваат: користење на ЕМИ супресивен слој, избор на соодветни делови за потиснување на ЕМИ и дизајн на симулација на ЕМИ. Врз основа на најосновниот распоред на PCB, овој труд ја дискутира функцијата на PCB оџакот во контролирањето на EMI зрачењето и вештините за дизајнирање на PCB.

автобус

Излезниот напон на ИС може да се забрза со ставање соодветна капацитивност во близина на пинот за напојување на IC. Сепак, ова не е крај на проблемот. Поради ограничената реакција на фреквенцијата на кондензаторот, невозможно е кондензаторот да генерира хармонична енергија потребна за чисто водење на излезот на ИЦ во целиот опсег на фреквенција. Покрај тоа, минливиот напон формиран на моќната шина ќе предизвика пад на напонот на двата краја на индуктивноста на патеката за одвојување. Овие минливи напони се главниот извор на мешање на ЕМИ во режимот. Како можеме да ги решиме овие проблеми?

Во случај на ИЦ на нашата коло, електричниот слој околу ИЦ може да се смета како добар кондензатор со висока фреквенција, кој може да ја собере енергијата истечена од дискретниот кондензатор, кој обезбедува висока фреквенција на енергија за чист излез. Покрај тоа, индуктивноста на добар енергетски слој е мала, така што минливиот сигнал синтетизиран од индукторот е исто така мал, со што се намалува обичниот режим ЕМИ.

Се разбира, врската помеѓу слојот за напојување и пинот за напојување ИЦ мора да биде што е можно пократок, бидејќи зголемувањето на работ на дигиталниот сигнал е побрзо и побрзо. Подобро е да го поврзете директно со подлогата каде што се наоѓа пински за напојување ИЦ, за што треба да се дискутира одделно.

Со цел да се контролира ЕМИ со заеднички режим, слојот за напојување мора да биде добро дизајниран пар слоеви на напојување за да помогне во раздвојувањето и да има доволно мала индуктивност. Некои луѓе можат да прашаат, колку е добро? Одговорот зависи од слојот на напојување, материјалот помеѓу слоевите и работната фреквенција (т.е. функција од времето на пораст на ИЦ). Општо, растојанието на слоевите за напојување е 6mil, а меѓуслојниот материјал е FR4 материјал, така што еквивалентната капацитивност на метар квадратен слој на моќност е околу 75 pF. Очигледно, колку е помал растојанието на слојот, толку е поголема капацитивност.

Нема многу уреди со време на пораст од 100-300ps, но според моменталната стапка на развој на IC, уредите со време на пораст во опсег од 100-300ps ќе заземат голем дел. За кола со време на пораст од 100 до 300 PS, растојанието од 3 милиони слоеви повеќе не е применливо за повеќето апликации. Во тоа време, неопходно е да се усвои технологијата на делиминација со меѓуслојни растојанија помалку од 1 мил, и да се замени диелектричниот материјал FR4 со материјалот со висока диелектрична константа. Сега, керамиката и пластиката во саксии можат да ги исполнат барањата за дизајн на временските кола од 100 до 300ps

Иако во иднина може да се користат нови материјали и методи, вообичаени 1 до 3 ns се зголемуваат временски кола, растојание од слој од 3 до 6 милји, и диелектрични материјали FR4 обично се доволни за да се справат со хармониите на високо ниво и да се направат минливи сигнали доволно ниски, тоа е , ЕМИ на обичен режим може да се намали многу ниско. Во овој труд, даден е примерот за дизајн на редење со слоевит PCB, а растојанието за слојот се претпоставува дека е од 3 до 6 мил.

електромагнетно оклопување

Од гледна точка на рутирање на сигналот, добра стратегија за слоевитост треба да биде поставување на сите траги на сигналот во еден или повеќе слоеви, кои се наоѓаат до слојот на напојување или рамнината на заземјувањето. За снабдување со електрична енергија, добра стратегија за распоредување треба да биде дека енергетскиот слој е во непосредна близина на копнената рамнина, а растојанието помеѓу енергетскиот слој и копнената рамнина треба да биде што е можно помало, што е она што ние го нарекуваме стратегија за „слоевит“.

ПВЦ магацин

Каква стратегија за редење може да помогне во заштитата и сузбивањето на ЕМИ? Следната шема на слоевито редење претпоставува дека струјата на напојувањето тече на еден слој и дека единечен напон или повеќе напони се дистрибуираат во различни делови на истиот слој. Случајот со повеќе слоеви на напојување ќе се дискутира подоцна.

Плоча со 4 слоја

Постојат некои потенцијални проблеми при дизајнирањето на ламинатите со 4 парчиња. Прво на сите, дури и ако слојот на сигналот е во надворешниот слој и моќноста и копнената рамнина се во внатрешниот слој, растојанието помеѓу слојот за напојување и копнената рамнина е сè уште преголемо.

Ако барањето за трошоци е прво, следните две алтернативи на традиционалната табла со 4 слоја може да се разгледаат. И двајцата можат да ги подобрат перформансите на потиснување на ЕМИ, но тие се погодни само во случај кога густината на компонентите на плочата е доволно мала и има доволно површина околу компонентите (да се постави потребната обвивка од бакар за напојување).

Првата е најпосакувана шема. Надворешните слоеви на ПЦБ се сите слоеви, а средните два слоја се слоеви на сигнал / моќност. Напојувањето на сигналниот слој е насочено со широки линии, што ја прави мала импедансата на патеката на струјата на напојувањето и импедансата на патеката на микростришката на сигналот е мала. Од гледна точка на контролата на ЕМИ, ова е најдобрата 4-слојна структура на ПЦБ достапна. Во втората шема, надворешниот слој ја носи моќноста и земјата, 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 добра како онаа на традиционалната 4-слојна плоча.

Доколку е контролирана импеданса за жици, горенаведената шема за редење треба да биде многу внимателна за да ги постави жиците под бакарскиот остров на напојување и заземјување. Покрај тоа, бакарниот остров на напојување или слој треба да биде меѓусебно поврзан колку што е можно за да се обезбеди поврзаност помеѓу еднонасочна и ниска фреквенција.

Плоча со 6 парчиња

Ако густината на компонентите на 4-слоената плоча е голема, 6-слоената плоча е подобра. Сепак, заштитниот ефект на некои шеми на редење во дизајнот на 6-слојна плоча не е доволно добар, а минливиот сигнал на моќната шина не е намален. Два примери се дискутирани подолу.

Во првиот случај, напојувањето и земјата се ставаат во вториот и петтиот слој, соодветно. Поради високата импеданса на снабдувањето со електрична енергија од бакар, многу е неповолно да се контролира ЕМИ зрачење вообичаен. Сепак, од гледна точка на контрола на импеданса 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 импедансата на бакар облечена во напојувањето. Поради слабата електромагнетна заштитена изведба на слојот 1 и слојот 6, диференцијалниот режим ЕМИ се зголемува. Ако бројот на сигналните линии на двата надворешни слоја е најмалку и 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 ЕМИ. Резултатите покажуваат дека потиснувањето на диференцијалниот режим ЕМИ е особено добро кога надворешниот слој е исполнет со бакар, а областа е прекриена со бакар (секој интервал на бранова должина од 1/20). Како што споменавме погоре, ќе се постави бакар


Време на објавување: јули-29-2020 година