Diseño electrónico - ¿¿ cómo diseñar PCB para que EMC funcione mejor?

En la consideración del diseño EMC de los pcb, lo primero que se trata es la configuración de la capa; El número de capas de la placa única se compone del número de capas de energía, capas de conexión y capas de señal; En el diseño EMC del producto, además de la selección de componentes y el diseño de circuitos, un buen diseño de PCB también es un factor muy importante.

La clave del diseño de PCB EMC es minimizar el área de retorno para que la ruta de retorno fluya en la dirección de nuestro diseño. El diseño de la capa es la base del pcb. ¿¿ cómo hacer un buen trabajo en el diseño de PCB para hacer que el efecto EMC de los PCB sea mejor?

1. ideas de diseño de la capa de pcb:

El núcleo de la idea de planificación y diseño de EMC apilado con PCB es planificar racionalmente la ruta de retorno de la señal y minimizar el área de retorno de la señal en la capa reflectante de la placa única, lo que puede compensar o minimizar el flujo magnético.

1. capa espejo de placa única

La capa espejo es una capa plana completa cubierta de cobre (capa de alimentación, capa de conexión) adyacente a la capa de señal en el interior del pcb. Las principales funciones son las siguientes:

(1) reducir el ruido de retorno: la capa espejo puede proporcionar una ruta de baja resistencia para el retorno de la capa de señal, especialmente cuando hay un gran flujo de corriente en el sistema de distribución, el papel de la capa espejo es más obvio.

(2) reducción del emi: la presencia de capas espejo reduce el área del circuito cerrado formado por la señal y el retorno, reduciendo el emi;

(3) reducir las conversaciones cruzadas: esto ayuda a controlar los problemas de conversación cruzada entre los rastros de CITIC en los circuitos digitales de alta velocidad. Al cambiar la altura de la línea de señal y la capa del espejo, se puede controlar la conversación cruzada entre las líneas de señal. Cuanto menor sea la altura, menor será la conversación cruzada;

(4) control de resistencia para evitar el reflejo de la señal.

2. selección de la capa espejo

(1) la fuente de alimentación y el plano de tierra se pueden utilizar como planos de referencia, lo que tiene un cierto efecto de blindaje en el cableado interno;

(2) relativamente hablando, el plano de Potencia tiene una alta resistencia característica y una gran diferencia de potencial eléctrico con el nivel de referencia, y la interferencia de alta frecuencia en el plano de potencia es relativamente grande;

(3) desde el punto de vista del blindaje, el plano de puesta a tierra generalmente está conectado a tierra y se utiliza como punto de referencia del nivel de referencia, y su efecto de blindaje es mucho mejor que el plano de alimentación;

(4) al seleccionar el plano de referencia, se debe dar prioridad al plano del suelo y, en segundo lugar, al plano de la fuente de alimentación.

3. principio de eliminación del flujo magnético:

Según la ecuación de maxwell, todas las interacciones eléctricas y magnéticas entre cargadores o corrientes discretas se transmiten a través de la región intermedia entre ellos, ya sea que la región intermedia sea un vacío o una materia física. En una placa de circuito impreso, el flujo magnético siempre se propaga en la línea de transmisión. Si la ruta de retorno de radiofrecuencia es paralela a la ruta de señal correspondiente, el flujo magnético en la ruta de retorno y el flujo de luz en la ruta de señal están en la dirección opuesta, y se superponen entre sí. Se obtuvo el efecto de eliminación de flujo.

4. la esencia de la eliminación del flujo magnético es el control de la ruta de retorno de la señal.

Cuando la capa de señal es adyacente a la formación, cómo usar la regla de la mano derecha para explicar el impacto de la eliminación del flujo magnético se explica de la siguiente manera:

(1) cuando la corriente fluye a través del cable, se produce un campo magnético alrededor del cable, y la dirección del campo magnético está determinada por la regla de la mano derecha.

(2) cuando hay dos cables paralelos que se acercan entre sí, como se muestra en la siguiente imagen, la corriente de un cable sale y la corriente de otro entra. si los que fluyen a través de estos dos cables son corrientes de señal separadas. estas dos corrientes son iguales en tamaño y opuestas en direcciones opuestas a la corriente de retorno, Por lo tanto, sus campos magnéticos son iguales en tamaño y en la dirección opuesta, por lo que pueden compensarse mutuamente.

5. ejemplo de diseño de placas de seis pisos

Para los paneles de seis pisos, se da prioridad a la opción 3;

Análisis:

(1) debido a que la capa de señal es adyacente al plano de referencia de retorno y s1, S2 y S3 son adyacentes al plano del horizonte, tiene el mejor efecto de eliminación de flujo magnético. La capa de cableado S2 es preferida, seguida de S3 y s1.

(2) el plano de potencia es adyacente al plano gnd, y la distancia entre los planos es muy pequeña, con el mejor efecto de eliminación de flujo magnético y la resistencia del plano de baja potencia.

(3) la fuente de alimentación principal y su puesta a tierra correspondiente se encuentran en los pisos 4 y 5. Al establecer el espesor de la capa, aumentar la distancia entre S2 - P y reducir la distancia entre P - G2 (reducir la distancia entre las capas G1 - s2 en consecuencia). Intervalo) para reducir la resistencia del plano de potencia y reducir el impacto de la Potencia en s2.

2. cuando los requisitos de costo son altos, se puede adoptar la opción 1;

Análisis:

(1) con esta estructura, debido a que la capa de señal es adyacente al plano de referencia de retorno, s1 y S2 están cerca del plano de tierra, lo que tiene el mejor efecto de eliminación de flujo magnético;

(2) debido a que el plano de potencia llega al plano gnd a través de S3 y s2, el efecto de eliminación del flujo magnético es pobre y la resistencia del plano de potencia es alta;

(3) las capas de cableado s1 y S2 son preferidas, seguidas de S3 y s4.

3. para las tablas de seis pisos, Opción 4

Análisis:

La opción 4 es más adecuada que la opción 3 para ocasiones con mayores requisitos de señal local y pequeña. Se puede proporcionar una excelente capa de cableado s2.

4. el peor efecto emc, opción 2

Análisis:

En esta estructura, s1 y S2 son adyacentes, S3 y S4 son adyacentes, y S3 y S4 no son adyacentes al plano de tierra, y el efecto de eliminación del flujo magnético es pobre.

6. Resumen

Principios específicos del diseño de la capa de pcb:

(1) la superficie del componente de PCB y la superficie de soldadura son planos completos de tierra (blindaje);

(2) trate de evitar que dos capas de señal sean directamente adyacentes;

(3) todas las capas de señal están lo más cerca posible del plano terrestre;

(4) las capas de cableado de señales clave como Alta frecuencia, alta velocidad y reloj deben tener planos de tierra adyacentes.