Elektronisches Design - Wie macht man PCB-Design, um EMV-Effekt besser zu machen?

Bei der EMV-Designbetrachtung von Leiterplatten ist das erste, was involviert ist, das Setzen von Schichten; Die Anzahl der Schichten der einzelnen Platine setzt sich aus der Anzahl der Energie-, Erdungs- und Signalschichten zusammen; Im EMV-Design des Produkts, neben der Auswahl der Komponenten und dem Schaltungsdesign ist auch ein gutes Leiterplattendesign ein sehr wichtiger Faktor.

Der Schlüssel zu PCB EMV Design Die Reflow-Fläche so weit wie möglich zu reduzieren, dass der Reflow-Pfad in die von uns entworfene Richtung fließt. Das Schichtdesign ist die Grundlage der Leiterplatte. Wie man eine gute Arbeit im PCB-Design macht, um den EMV-Effekt der Leiterplatte besser zu machen?

1. Die Designidee von Leiterplattenschicht:

Der Kern der PCB-Stack-EMV-Planung und des Design-Denkens besteht darin, den Signalrücklaufpfad vernünftig zu planen und den Signalrücklaufbereich von der Spiegelschicht der einzelnen Platine zu minimieren, so dass der magnetische Fluss abgebrochen oder minimiert werden kann.

1. Single Board Spiegelschicht

Die Spiegelbildschicht ist eine komplette kupferplattierte Ebenenschicht (Leistungsschicht, Masseschicht) innerhalb der Leiterplatte neben der Signalschicht. Die Hauptfunktionen sind wie folgt:

(1) Reduzieren Sie das Rücklaufrauschen: Die Spiegelschicht kann einen niederohmigen Pfad für die Signalschicht bereitstellen, um zurückzukehren, besonders wenn ein großer Strom im Stromverteilungssystem fließt, ist die Rolle der Spiegelschicht offensichtlicher.

(2) EMI reduzieren: Das Vorhandensein der Spiegelschicht reduziert den Bereich der geschlossenen Schleife, die durch das Signal und Reflow gebildet wird, und reduziert EMI;

(3) Übersprechen reduzieren: Es ist hilfreich, das Übersprechenproblem zwischen Signalspuren in Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltungen zu steuern. Durch Ändern der Höhe der Signalleitung aus der Spiegelschicht kann das Übersprechen zwischen den Signalleitungen gesteuert werden. Je kleiner die Höhe, desto kleiner das Übersprechen;

(4) Impedanzsteuerung, um Signalreflexion zu verhindern.

2. Die Wahl der Spiegelungsebene

(1) Leistungs- und Erdungsebenen können als Referenzebenen verwendet werden und haben einen bestimmten Abschirmungseffekt auf die interne Verdrahtung;

(2) Relativ gesprochen hat die Leistungsebene eine hohe charakteristische Impedanz, und es gibt einen großen Potentialunterschied mit dem Referenzpegel, und die Hochfrequenzstörung auf der Leistungsebene ist relativ groß;

(3) Aus der Sicht der Abschirmung wird die Erdungsebene im Allgemeinen geerdet und als Bezugspegel-Bezugspunkt verwendet, und ihre Abschirmwirkung ist weit besser als die der Leistungsebene;

(4) Bei der Auswahl der Bezugsebene sollte die Masseebene bevorzugt werden, und die Leistungsebene sollte an zweiter Stelle ausgewählt werden.

3. Prinzip der magnetischen Flussunterdrückung:

Nach Maxwells Gleichung werden alle elektrischen und magnetischen Wechselwirkungen zwischen diskreten geladenen Körpern oder Strömen durch den Zwischenbereich zwischen ihnen übertragen, unabhängig davon, ob der Zwischenbereich ein Vakuum oder eine physikalische Substanz ist. In der Leiterplatte breitet sich der magnetische Fluss immer in der Übertragungsleitung aus. Wenn der HF-Rückweg parallel zu seinem entsprechenden Signalweg ist, liegen der magnetische Fluss auf dem Rückweg und der magnetische Fluss auf dem Signalweg in entgegengesetzten Richtungen, und sie werden einander überlagert. Der Effekt der Flussannullierung wird erhalten.

4. Das Wesen der magnetischen Flussunterdrückung ist die Steuerung des Signalrücklaufpfades

Wie man die rechte Regel benutzt, um den Effekt der magnetischen Flussannullierung zu erklären, wenn die Signalschicht an die Schicht angrenzt, wird wie folgt erklärt:

(1) Wenn ein Strom durch den Draht fließt, wird ein Magnetfeld um den Draht erzeugt, und die Richtung des Magnetfeldes wird durch die rechte Regel bestimmt.

(2) Wenn zwei parallele Drähte nahe beieinander liegen, wie in der Abbildung unten gezeigt, fließt der Strom eines Leiters aus und der Strom des anderen Leiters fließt ein. Wenn die Ströme, die durch die beiden Drähte fließen, Signalströme bzw. Signalströme sind Verglichen mit ihrem Rückstrom, sind die beiden Ströme gleich groß und entgegengesetzt in Richtung, so dass ihre Magnetfelder auch gleich groß und entgegengesetzt in Richtung sind, so dass sie sich gegenseitig aufheben können.

5. Sechslagige Leiterplatte Design Beispiel

Bei sechslagigen Brettern wird Option 3 Vorrang eingeräumt;

Analyse:

(1) Da die Signalschicht an die Reflux-Bezugsebene angrenzt und S1, S2 und S3 an die Masseebene angrenzt, gibt es den besten magnetischen Flussunterdrückungseffekt. Bevorzugt wird die Verdrahtungsschicht S2, gefolgt von S3 und S1.

(2) Die Leistungsebene grenzt an die GND-Ebene an, der Abstand zwischen den Ebenen ist sehr klein, es gibt den besten magnetischen Flussunterdrückungseffekt und die niedrige Leistungsebene Impedanz.

(3) Die Hauptstromversorgung und die entsprechende Erdung werden auf der vierten und fünften Schicht platziert. Wenn die Schichtdicke eingestellt ist, erhöhen Sie den Abstand zwischen S2-P und verringern Sie den Abstand zwischen P-G2 (entsprechend verringern Sie den Abstand zwischen G1-S2 Schichten). Abstände) um die Impedanz der Leistungsebene zu reduzieren und den Einfluss der Leistung auf S2 zu verringern.

2. Option 1 kann angenommen werden, wenn die Kostenanforderungen hoch sind;

Analyse:

(1) Mit dieser Struktur, da die Signalschicht an die Reflux-Bezugsebene angrenzt, sind S1 und S2 nahe an der Grundebene, die den besten magnetischen Fluss-Annullierungseffekt hat;

(2) Da die Leistungsebene S3 und S2 zur GND-Ebene durchläuft, ist der magnetische Flussunterdrückungseffekt schlecht und die Leistungsebene Impedanz hoch;

(3) Die Verdrahtungsschichten S1 und S2 werden bevorzugt, gefolgt von S3 und S4.

3. Für sechslagige Platten, Option 4

Analyse:

Für Gelegenheiten mit hohen lokalen und kleinen Signalanforderungen ist Option 4 passender als Option 3. Es kann eine ausgezeichnete Verdrahtungsschicht S2 zur Verfügung stellen.

4. Der schlechteste EMV-Effekt, Option 2

Analyse:

In dieser Struktur sind S1 und S2 benachbart, S3 und S4 benachbart, und S3 und S4 benachbart nicht die Bodenebene, und der magnetische Flussunterdrückungseffekt ist schlecht.

6. Zusammenfassung

Spezifische Prinzipien des PCB-Schichtdesigns:

(1) Leiterplattenkomponente surface and soldering surface are complete ground plane (shield);

(2) Versuchen Sie, zwei Signalschichten direkt nebeneinander zu vermeiden;

(3) Alle Signalschichten sind so nah wie möglich an der Erdungsebene;

(4) Die Verdrahtungsschicht von Schlüsselsignalen wie Hochfrequenz, hohe Geschwindigkeit, Uhr usw. muss eine benachbarte Erdungsebene haben.