Kako rešiti problem EMI pri oblikovanju večplastnih PCB?

Ali veste, kako rešiti problem EMI pri oblikovanju večplastnih PCB?

Naj vam povem!

Obstaja veliko načinov za reševanje težav z EMI. Sodobne metode zatiranja EMI vključujejo: uporabo premaza za preprečevanje EMI, izbiro ustreznih elementov za zatiranje EMI in simulacijsko zasnovo EMI. Na podlagi najosnovnejše postavitve PCB ta članek obravnava funkcijo sklada PCB pri nadzoru EMI sevanja in spretnosti oblikovanja PCB.

napajalnik

Skok izhodne napetosti IC lahko pospešimo z namestitvijo ustrezne kapacitivnosti v bližini napajalnega zatiča IC. Vendar s tem problem še ni končan. Zaradi omejenega frekvenčnega odziva kondenzatorja ni mogoče, da bi kondenzator ustvaril harmonično moč, potrebno za čisto izhodno frekvenčno frekvenčno frekvenčno frekvenco. Poleg tega bo prehodna napetost, ki nastane na napajalnem vodilu, povzročila padec napetosti na obeh koncih induktivnosti poti ločevanja. Te prehodne napetosti so glavni viri motenj EMI v skupnem načinu. Kako lahko rešimo te težave?

V primeru IC na naši vezji lahko napajalni sloj okoli IC štejemo za dober visokofrekvenčni kondenzator, ki lahko zbere energijo, ki jo pretaka diskretni kondenzator, ki zagotavlja visokofrekvenčno energijo za čisto oddajanje. Poleg tega je induktivnost dobre plasti moči majhna, zato je tudi prehodni signal, ki ga sintetizira induktor, majhen, s čimer se zmanjša skupni način EMI.

Seveda mora biti povezava med napajalnim slojem in IC napajalnim zatičem čim krajša, saj naraščajoči rob digitalnega signala hitreje in hitreje deluje. Bolje je, da ga priključite neposredno na ploščico, kjer se nahaja napajalni zatič IC, o čemer je treba razpravljati ločeno.

Za nadzor skupnega načina EMI mora biti napajalni sloj dobro zasnovan par napajalnih slojev, ki pomagajo ločevati in imeti dovolj nizko induktivnost. Nekateri se lahko vprašajo, kako dober je? Odgovor je odvisen od močnostne plasti, materiala med plastmi in delovne frekvence (tj. Funkcije časa vzpona IC). Na splošno je razmik med močnimi plastmi 6mil, vmesni sloj pa je material FR4, tako da je ekvivalentna kapacitivnost na kvadratni palec moči plast približno 75pF. Očitno je, da je manjši razmik med sloji, večja je kapacitivnost.

Naprav s časom vzpona 100-300ps ni veliko, a glede na trenutno stopnjo razvoja IC bodo naprave s časom vzpona v območju 100-300ps zasedale velik delež. Za vezja s časom dviga od 100 do 300 PS 3-milimetrski razmik ni več uporaben za večino aplikacij. Takrat je treba sprejeti tehnologijo delaminacije z vmesnim razmikom manj kot 1 mil in zamenjati dielektrični material FR4 z materialom z visoko dielektrično konstanto. Zdaj lahko keramika in lončena plastika izpolnjujeta konstrukcijske zahteve za 100 do 300ps časovnih tokov.

Čeprav se bodo v prihodnosti lahko uporabljali novi materiali in metode, so običajni tokokrogi vzpona od 1 do 3 ns, razmiki med 3 in 6 milj in dielektrični materiali FR4 običajno dovolj za ravnanje harmonike višjega razreda in prehodne signale, ki so dovolj nizki, to je , EMI skupnega načina lahko zelo nizko znižamo. V tem prispevku je naveden primer zasnove večplastnega zlaganja PCB, razmik med sloji pa naj bi bil 3 do 6 mil.

elektromagnetno zaščito

Z vidika usmerjanja signala bi morala biti dobra plastna strategija postaviti vse sledove signala v eno ali več slojev, ki so poleg napajalne plasti ali ozemljitvene ravnine. Pri oskrbi z električno energijo bi morala biti dobra plastna strategija ta, da je napajalni sloj v bližini talne ravnine, razdalja med napajalno plastjo in ozemljitveno ravnino pa naj bo čim manjša, kar imenujemo strategija plastenja.

Sklad PCB

Kakšna strategija zlaganja lahko pomaga pri zaščiti in zatiranju EMI? Naslednja plastna shema zlaganja predvideva, da napajalni tok teče na enem sloju in da sta enojna napetost ali več napetosti porazdeljeni v različnih delih iste plasti. Primer več plasti moči bo obravnavan kasneje.

4-slojna plošča

Pri zasnovi 4-slojnih laminatov obstaja nekaj potencialnih težav. Najprej, tudi če je signalna plast v zunanji plasti in sta moč in ozemljitvena ravnina v notranji plasti, je razdalja med plastjo moči in ozemljitveno ravnino še vedno prevelika.

Če je zahteva za stroške prva, lahko razmislimo o naslednjih dveh možnostih tradicionalne 4-slojne plošče. Obe lahko izboljšata zmogljivost zatiranja EMI, vendar sta primerni le za primere, ko je gostota komponent na plošči dovolj nizka in je okoli komponent dovolj prostora (za postavitev potrebne bakrene prevleke za napajanje).

Prva je prednostna shema. Zunanje plasti PCB so vse plasti, srednji dve plasti pa plast signal / moč. Napajanje na signalni plasti je usmerjeno s širokimi črtami, zaradi česar je impedanca poti napajalnega toka nizka, impedanca signalne mikrotrakaste poti pa nizka. Z vidika nadzora EMI je to najboljša 4-slojna PCB struktura. V drugi shemi zunanja plast nosi moč in tla, srednja dve plast pa signal. V primerjavi s tradicionalno 4-slojno ploščo je izboljšanje te sheme manjše, vmesna impedanca pa ni tako dobra kot pri običajni 4-slojni plošči.

Če je treba nadzorovati impedanco ožičenja, mora biti zgornja shema zlaganja zelo previdna, da ožičenje položite pod bakreni otok napajanja in ozemljitve. Poleg tega bi morali biti bakreni otok na napajalniku ali sloju čim bolj povezani, da bi zagotovili povezljivost med enosmerno in nizko frekvenco.

6-slojna plošča

Če je gostota komponent na 4-slojni plošči velika, je 6-slojna plošča boljša. Vendar učinek zaščite nekaterih shem zlaganja v zasnovi 6-slojne plošče ni dovolj dober, prehodni signal napajalne vodice pa se ne zmanjša. Spodaj sta obravnavana dva primera.

V prvem primeru sta napajanje in ozemljitev nameščena v drugem in petem sloju. Zaradi visoke impedance bakreno napajanega napajanja je zelo neugodno nadzorovati EMI sevanje v skupnem načinu. Vendar je ta metoda z vidika nadzora impedance signala zelo pravilna.

V drugem primeru sta napajalnik in ozemljitev nameščena v tretji oziroma četrti plasti. Ta zasnova rešuje problem bakreno prevlečene impedance napajanja. Zaradi slabih elektromagnetnih lastnosti zaščite plasti 1 in 6 se diferenčni način EMI poveča. Če je število signalnih vodov na obeh zunanjih plasteh najmanjše in je dolžina linij zelo kratka (manj kot 1/20 največje harmonske valovne dolžine signala), lahko zasnova rešuje problem diferencialnega načina EMI. Rezultati kažejo, da je zatiranje diferenčnega načina EMI še posebej dobro, če je zunanja plast napolnjena z bakrom in je z bakrom obloženo območje ozemljeno (vsakih 1/20 valovnih intervalov). Kot je navedeno zgoraj, se položi baker


Čas objave: 29. julij 2020