PCB 기술 - 다중 전원 계층 설계

다중 전원 공급 장치 레이어 설계 4 레이어 보드 4 레이어 설계에는 몇 가지 잠재적인 문제가 있습니다.우선 두께가 62밀이인 전통적인 4층판은 신호층이 외층에 있고 전원층과 접지층이 내층에 있어도 전원층과 접지층 사이의 거리가 여전히 너무 크다.다음은 기존 4 레이어에 대한 두 가지 대안입니다.두 솔루션 모두 EMI 억제 성능을 향상시킬 수 있지만 온보드 구성 요소의 밀도가 충분히 낮고 구성 요소 주위에 필요한 전원 구리 레이어를 배치할 수 있는 충분한 면적이 있는 응용에만 적용됩니다. 첫 번째는 선호 솔루션입니다.PCB의 바깥쪽은 모두 접지층이고 중간 2층은 신호/전원층이다.신호층의 전원은 넓은 선으로 배선하여 전원 전류의 경로 임피던스를 낮게 할 수 있으며 신호 마이크로밴드 경로의 임피던스도 낮게 할 수 있다.EMI 제어 측면에서 볼 때, 이것은 현재 가장 좋은 4층 PCB 구조이다.두 번째 시나리오에서는 바깥쪽은 전원과 접지를 사용하고 가운데 두 층은 신호를 사용한다.기존 4 계층 패널에 비해 향상이 적고 계층 간 임피던스가 기존 4 계층 패널과 동일하게 떨어집니다.

만약 당신이 흔적선의 저항을 통제하려면 상술한 쌓기방안은 반드시 아주 조심스럽게 흔적선을 전원과 접지 동도 아래에 배치해야 한다.또한 전원 또는 접지층의 구리 섬은 직류 및 저주파 연결을 보장하기 위해 가능한 한 상호 연결해야 합니다.

6 계층 구조물은 4 계층 구조물의 어셈블리 밀도가 상대적으로 높으면 6 계층 구조물이 가장 좋습니다.그러나 6층판 설계의 일부 스택 방안은 전자장을 차단하기에 부족하며 전원 버스의 순간적 신호를 낮추는 데 큰 영향을 미치지 않는다.다음은 두 가지 예입니다. 첫 번째 예에서는 전원 공급 장치가 계층 2와 계층 5에 접지되어 있습니다.전원 공급 장치의 높은 구리 임피던스 때문에 공통 모드 EMI 방사선을 제어하는 것은 매우 불리합니다.그러나 신호 임피던스 제어 측면에서 이 방법은 매우 정확하다. 두 번째 예에서는 전원과 접지를 각각 3층과 4층에 배치했다.이 설계는 전원 구리 임피던스 문제를 해결합니다.1층과 6층의 전자기 차폐 성능이 떨어지기 때문에 차형 EMI가 증가한다.만약 두 외층에 있는 신호선의 수량이 가장 적고 흔적선의 길이가 아주 짧다면 (신호의 최고고조파장의 20분의 1보다 짧다.) 이런 설계는 차형EMI문제를 해결할수 있다.외층에 부품과 흔적선이 없는 영역을 구리로 채우고 복동 영역을 접지 (1 / 20 파장마다 간격) 하면 차형 EMI를 억제하는 데 특히 좋습니다.앞서 언급했듯이 구리 영역을 내부 접지 평면과 다중 지점으로 연결해야 합니다. 일반적인 고성능 6 레이어 설계는 일반적으로 첫 번째 및 여섯 번째 레이어를 접지 레이어로 설정하고 세 번째 및 네 번째 레이어를 전원 및 접지에 사용합니다.전원 계층과 접지층 사이의 중간에 두 개의 이중 마이크로밴드 신호선 계층이 있기 때문에 EMI 억제 능력이 우수하다.이 설계의 단점은 라우팅 레이어가 두 개밖에 없다는 것입니다.앞서 언급했듯이 외부 흔적선이 짧고 흔적이 없는 영역에 구리를 부설하면 전통적인 6층판도 같은 스택을 구현할 수 있다. 또 다른 6층판 배치는 신호, 접지, 신호, 전원, 접지 및 신호로 고급 신호 무결성 설계에 필요한 환경을 구현할 수 있다.신호층은 접지층과 인접해 있고 전력층과 접지층이 쌍을 이루고 있다.분명히, 단점은 레이어의 스택이 불균형하다는 것입니다. 이것은 일반적으로 제조업에 문제를 일으킬 수 있습니다.이 문제의 해결 방안은 세 번째 층의 모든 빈 공간을 구리로 채우는 것이다.구리를 채운 후 세 번째 층의 구리 밀도가 전원 또는 접지층에 가까우면 이 판은 구조적 균형의 회로 기판으로 엄격히 계산할 수 없습니다.구리 충전 영역은 전원 또는 접지에 연결되어야 합니다.연결 구멍 사이의 거리는 여전히 1 / 20 파장이며 어디에서나 연결할 필요가 없을 수도 있지만 이상적으로 연결해야 합니다.

10층판은 다층판 사이의 절연 격리층이 매우 얇기 때문에 회로판의 10층이나 12층 사이의 저항이 매우 낮다.계층화 및 스택에 문제가 없는 한 양호한 신호 무결성을 예상할 수 있습니다.두께가 62mil인 12층판을 만드는 것은 더 어렵고 12층판을 가공할 수 있는 제조업체도 많지 않다. 신호층과 루프층 사이에는 항상 절연층이 있기 때문에 10층판 설계에 중간 6층을 배정해 신호선을 배선하는 솔루션이 최선은 아니다.또한 신호층을 루프층과 인접시키는 것이 중요합니다. 즉 회로기판은 신호, 땅, 신호, 전원, 땅, 편지, 편지, 땅과 신호로 배치됩니다. 이 설계는 신호전류와 그 루프전류에 좋은 경로를 제공합니다.올바른 경로설정 정책은 계층 1에서 X 방향, 계층 3에서 Y 방향, 계층 4에서 X 방향으로 경로설정하는 것입니다. 직관적으로 계층 1과 계층 3은 계층 그룹, 계층 4와 7은 계층 그룹입니다.계층 8과 10은 마지막 계층 조합입니다.경로설정 방향을 변경해야 할 경우 첫 번째 레이어의 신호선은 구멍 통과를 사용하여 세 번째 레이어에 도달한 다음 방향을 변경해야 합니다.사실 항상 가능한 것은 아니지만 설계 개념으로서 가능한 한 따라야 합니다. 마찬가지로 신호 라우팅 방향이 변경되면 8층과 10층 또는 4층에서 7층까지 구멍을 통과해야 합니다.이러한 경로설정은 신호의 양방향 경로와 루프 간의 가장 긴밀한 결합을 보장합니다.예를 들어, 신호가 계층 1에서 라우팅되고 루프가 계층 2에서 라우팅되며 계층 2에서만 라우팅되는 경우 계층 1의 신호는 구멍 통과를 통해 계층 3으로 전송됩니다.회로는 저전감, 큰 용량, 좋은 전자기 차폐 성능의 특성을 유지하기 위해 여전히 2층에 있다. 실제 배선이 그렇지 않다면?예를 들어, 첫 번째 레이어의 신호선이 구멍을 통과하여 열 번째 레이어에 도달합니다.이 경우 루프 신호는 9층에서 접지 평면을 찾아야 하며 루프 전류는 저항기나 콘덴서의 접지 핀과 같은 가장 가까운 접지를 찾아야 합니다.만약 부근에 공교롭게도 이런 통로가 있다면, 너는 정말 운이 좋다.이렇게 촘촘한 구멍이 없으면 감응이 커지고 커패시터가 낮아져 EMI가 증가할 수밖에 없다. 신호선이 구멍을 통과해 현재 한 쌍의 배선층을 벗어나 다른 배선층으로 이동해야 할 때는 루프 신호가 적절한 접지층으로 안정적으로 돌아갈 수 있도록 구멍 근처에 접지 구멍을 놓아야 한다.4 층과 7 층의 계층 조합의 경우 전원 계층과 접지 계층 간의 용량 결합이 양호하고 신호가 쉽게 전송되기 때문에 전원 계층 또는 접지 계층 (즉, 5 층 또는 6 층) 에서 신호 루프가 반환됩니다.

다중 전원 계층 설계 동일한 전압 소스의 두 전원 계층에서 큰 전류를 출력해야 하는 경우 회로 기판은 두 개의 전원 계층과 접지 계층으로 나뉘어야 합니다.이 경우 절연 레이어는 각 쌍의 전원 레이어와 접지 레이어 사이에 배치됩니다.이런 방식으로 우리는 저항이 같은 두 쌍의 전원 모선을 얻었는데, 그것들은 우리가 기대하는 전류를 구분했다.전원 계층의 스택으로 인해 임피던스가 같지 않으면 분류기가 균일하지 않고 순식간에 전압이 훨씬 커져 EMI가 급격히 증가합니다. 회로 기판에 여러 개의 다른 값의 전원 전압이 있으면 그에 따라 여러 개의 전원 계층이 필요합니다.서로 다른 전원 공급 장치에 대한 자체 쌍 전원 공급 장치 및 접지층을 생성하는 것을 기억하십시오.위의 두 경우 모두에서 회로 기판의 전원 레이어 쌍과 접지 레이어의 위치를 결정할 때 제조업체의 밸런싱 구조에 대한 요구 사항을 기억하십시오.