Ko'p qatlamli PCB dizaynida EMI muammosini qanday hal qilish mumkin?

Ko'p qatlamli tenglikni loyihalashda EMI muammosini qanday hal qilishni bilasizmi?

Sizga aytay!

EMI muammolarini hal qilishning ko'plab usullari mavjud. Zamonaviy EMI bostirish usullari quyidagilarni o'z ichiga oladi: EMI bostirish qoplamasidan foydalanish, tegishli EMI bostirish qismlarini tanlash va EMI simulyatsiyasi dizayni. Eng asosiy tenglikni tartibiga asoslanib, ushbu hujjatda EMI nurlanishini boshqarish va tenglikni loyihalash ko'nikmalarini boshqarishdagi PCB suyaklarining funktsiyalari muhokama qilinadi.

quvvat avtobusi

IC ning chiqish voltajining ko'tarilishi mos keladigan sig'imlarni ICning quvvat piniga yaqinlashtirib tezlashtirilishi mumkin. Biroq, bu muammoning oxiri emas. Kondensatorning cheklangan chastotali reaktsiyasi tufayli kondensator IC chastotasini toza chastotada haydash uchun zarur bo'lgan harmonik quvvatni hosil qilishi mumkin emas. Bundan tashqari, quvvat avtobusida hosil bo'ladigan vaqtinchalik kuchlanish, ajratish yo'lining indüktansının ikkala uchida ham kuchlanish pasayishiga olib keladi. Ushbu o'tish voltajlari asosiy umumiy holat EMI aralashuv manbalari. Ushbu muammolarni qanday hal qilishimiz mumkin?

Bizning elektron kartadagi IC holatida toza atrof-muhitning quvvat qatlamini toza chiqish uchun yuqori chastotali energiyani ta'minlaydigan diskret kondansatör tomonidan oqib chiqadigan energiyani to'plashi mumkin bo'lgan yaxshi yuqori chastotali kondansatör sifatida qabul qilish mumkin. Bundan tashqari, yaxshi quvvat qatlamining indüktansı kichik, shuning uchun indüktör tomonidan sintez qilingan vaqtinchalik signal ham kichik bo'lib, EMI umumiy rejimini kamaytiradi.

Albatta, quvvat manbai qatlami va IC quvvat manbai pimi o'rtasidagi aloqa iloji boricha qisqa bo'lishi kerak, chunki raqamli signalning ko'tarilayotgan qirrasi tezroq va tezroq bo'ladi. Uni to'g'ridan-to'g'ri IC quvvat pimi joylashgan padga ulash yaxshiroqdir, bu alohida muhokama qilinishi kerak.

Umumiy EMI rejimini boshqarish uchun, kuchlanish qatlami ajralib chiqishga yordam beradigan va etarlicha past indüktansa ega bo'lish uchun yaxshi ishlab chiqilgan quvvat qatlamlaridan iborat bo'lishi kerak. Ba'zi odamlar so'rashi mumkin, bu qanday yaxshi? Javob kuch qatlamiga, qatlamlar orasidagi materialga va ish chastotasiga (ya'ni IC ko'tarilish vaqtining funktsiyasiga) bog'liq. Umuman olganda, quvvat qatlamlarining oralig'i 6 millil, interlayer esa FR4 materialidir, shuning uchun quvvat qatlamining kvadrat dyuymiga ekvivalent sig'im 75pF ni tashkil qiladi. Shubhasiz, qatlam oralig'i qanchalik kichik bo'lsa, sig'im shunchalik katta bo'ladi.

Ko'tarilish vaqti 100-300 soniyagacha bo'lgan ko'plab qurilmalar mavjud emas, ammo ICning hozirgi rivojlanish tezligiga ko'ra, 100-300 kadrlar oralig'ida ko'tarilish vaqti bo'lgan qurilmalar yuqori ulushni egallaydi. 100 dan 300 PS gacha ko'tarilish davrlari uchun 3 mil qatlam oralig'i endi ko'pgina dasturlarda qo'llanilmaydi. O'sha paytda, 1 millimetrdan kam masofada joylashgan delaminatsiyalash texnologiyasini qabul qilish va FR4 dielektrik materialini yuqori dielektrik doimiylikdagi material bilan almashtirish kerak. Endi keramika va kulolli plastmassalar 100 dan 300 ampergacha ko'tarilish davrlarining dizayn talablariga javob berishi mumkin.

Kelajakda yangi materiallar va usullardan foydalanish mumkin bo'lsa-da, odatda 1 dan 3 gacha ko'tarilgan vaqt davrlari, 3-6 million qatlam oralig'i va FR4 dielektrik materiallari odatda yuqori darajadagi harmonikalarni boshqarish va vaqtinchalik signallarni etarlicha past qilish uchun etarli, ya'ni , umumiy rejim EMI ni juda past darajada kamaytirish mumkin. Ushbu maqolada tenglikni qatlamli yig'ishning dizayn namunasi keltirilgan va qatlam oralig'i 3-6 mil. Deb qabul qilingan.

elektromagnit ekranlash

Signalni yo'naltirish nuqtai nazaridan, yaxshi qatlamlik strategiyasi barcha signal izlarini quvvat qatlami yoki er tekisligi yonida joylashgan bir yoki bir nechta qatlamlarga joylashtirish bo'lishi kerak. Elektr ta'minoti uchun yaxshi qatlamlash strategiyasi quvvat qatlami yer tekisligiga yaqin joylashgan bo'lishi kerak va quvvat qatlami bilan yer tekisligi orasidagi masofa iloji boricha kam bo'lishi kerak, bu biz "qatlamlash" strategiyasi deb nomlanadi.

PCB suyakka

Qanday stacking strategiyasi EMIni himoya qilish va bostirishga yordam beradi? Quyidagi qatlamli stacking sxemasi elektr ta'minoti oqimi bir qatlamda oqishini va bitta kuchlanish yoki bir nechta voltajning bir xil qatlamning turli qismlarida tarqalishini taxmin qiladi. Bir nechta quvvat qatlamlarining ishi keyinchalik muhokama qilinadi.

4 qavatli plastinka

4 qavatli laminatlarning dizaynida ba'zi mumkin bo'lgan muammolar mavjud. Birinchidan, signal qatlami tashqi qatlamda bo'lsa va quvvat va zamin tekisligi ichki qatlamda bo'lsa ham, quvvat qatlami va zamin tekisligi orasidagi masofa hali ham juda katta.

Agar xarajat talabi birinchi bo'lsa, an'anaviy 4 qavatli taxtaning quyidagi ikkita muqobil variantini ko'rib chiqish mumkin. Ularning ikkalasi ham EMI-ni bostirish ishini yaxshilashlari mumkin, ammo ular faqat taxtadagi tarkibiy qismlarning zichligi etarlicha past bo'lgan va tarkibiy qismlar atrofida etarli bo'lgan (elektr ta'minoti uchun zarur bo'lgan mis qoplamasini joylashtirish uchun) uchun javob beradi.

Birinchisi, afzal qilingan sxema. PCB ning tashqi qatlamlari barcha qatlamlardan iborat bo'lib, o'rtadagi ikki qatlam signal / quvvat qatlamlaridan iborat. Signal sathidagi quvvat manbai keng chiziqlar bilan yo'naltiriladi, bu esa elektr ta'minoti oqimining yo'l to'siqlarini va signal mikrostrip yo'lining empedansini past qiladi. EMI nazorati nuqtai nazaridan, bu eng yaxshi 4 qavatli tenglikni tuzilishi. Ikkinchi sxemada tashqi qavat kuch va zaminni, o'rta ikki qavat esa signalni amalga oshiradi. An'anaviy 4 qatlamli taxta bilan taqqoslaganda, ushbu sxemani takomillashtirish kichikroq va qatlamlararo empedans an'anaviy 4 qatlamli taxtadagidek yaxshi emas.

Agar o'tkazgichning empedansi boshqarilishi kerak bo'lsa, yuqoridagi istifleme sxemasi simni elektr ta'minoti va topraklama mis oroliga yotqizish uchun juda ehtiyot bo'lish kerak. Bunga qo'shimcha ravishda, elektr ta'minoti yoki stratumdagi mis orollari shahar va past chastotalar o'rtasidagi ulanishni ta'minlash uchun iloji boricha bir-biriga ulanishi kerak.

6-plastinka

Agar 4 qavatli taxtadagi tarkibiy qismlarning zichligi katta bo'lsa, 6 qavatli plastinka yaxshiroqdir. Biroq, 6 qavatli taxtani loyihalashda ba'zi stacking sxemalarining ekranlash effekti etarlicha yaxshi emas va quvvat avtobusining vaqtinchalik signallari kamaymaydi. Quyida ikkita misol ko'rib chiqiladi.

Birinchi holda, elektr ta'minoti va zamin navbati bilan ikkinchi va beshinchi qatlamlarga joylashtiriladi. Mis qoplamali elektr ta'minotining yuqori empedansi tufayli EMI nurlanishining umumiy rejimini boshqarish juda noqulay. Biroq, signal impedansini boshqarish nuqtai nazaridan, bu usul juda to'g'ri.

Ikkinchi misolda, elektr ta'minoti va tuproq mos ravishda uchinchi va to'rtinchi qatlamlarga joylashtirilgan. Ushbu dizayn elektr ta'minotining mis qoplamali impedansi muammosini hal qiladi. 1-qavat va 6-qatlamning elektromagnit ekranlash qobiliyatining pastligi tufayli EMI differentsial rejimi kuchayadi. Agar ikkita tashqi qatlamdagi signal chiziqlari soni eng kam bo'lsa va chiziqlar uzunligi juda qisqa bo'lsa (signalning yuqori harmonik to'lqin uzunligidan 1/20 dan kam bo'lsa), dizayn EMI differentsial rejimi muammosini hal qilishi mumkin. Natijalar shuni ko'rsatadiki, EMI ning differentsial rejimini bostirish ayniqsa tashqi qatlam mis bilan to'ldirilganda va mis qoplamali maydon topraklandığında (har 1/20 to'lqin uzunligi oralig'ida) yaxshi bo'ladi. Yuqorida aytib o'tilganidek, mis yotqiziladi


Joylashtirish vaqti: 29-2020-yil