Rancangan Elektronik - Bagaimana untuk membuat rekaan PCB untuk membuat kesan EMC lebih baik?

Dalam rancangan EMC mempertimbangkan PCB, perkara pertama yang terlibat adalah tetapan lapisan; bilangan lapisan papan tunggal terdiri dari bilangan kuasa, lapisan tanah dan isyarat; dalam rancangan EMC produk, selain pemilihan komponen dan rancangan sirkuit Selain itu, rancangan PCB yang baik juga adalah faktor yang sangat penting.

Kunci untuk reka-reka PCB EMC adalah untuk mengurangi kawasan reflow sebanyak yang mungkin sehingga laluan reflow mengalir ke arah yang kita reka-reka. Ralat lapisan adalah dasar PCB. Bagaimana melakukan pekerjaan yang baik dalam rancangan PCB untuk membuat kesan EMC PCB lebih baik?

1. Idea desain lapisan PCB:

Keras rancangan dan rancangan EMC tumpukan PCB adalah merancang laluan kembali isyarat, dan minimumkan kawasan kembali isyarat dari lapisan cermin papan tunggal, supaya aliran magnetik boleh dibatalkan atau diminumkan.

1. Lapisan cermin papan tunggal

Lapisan imej cermin adalah lapisan lapisan lapisan lengkap (lapisan kuasa, lapisan tanah) di dalam PCB disebelah lapisan isyarat. Fungsi utama adalah sebagai berikut:

(1) Kurangkan bunyi balik: Lapisan cermin boleh menyediakan laluan impedance rendah untuk lapisan isyarat untuk kembali, terutama apabila ada arus besar mengalir dalam sistem distribusi kuasa, peran lapisan cermin lebih jelas.

(2) Kurangkan EMI: Kewujudan lapisan cermin mengurangkan kawasan loop tertutup yang dibentuk oleh isyarat dan reflow, dan mengurangkan EMI;

(3) Kurangkan perbualan salib: Ia berguna untuk mengawal masalah perbualan salib antara jejak isyarat dalam sirkuit digital kelajuan tinggi. Dengan mengubah tinggi garis isyarat dari lapisan cermin, perbualan salib antara garis isyarat boleh dikawal. Semakin kecil tinggi, semakin kecil persimpangan;

(4) Kawalan kesan untuk mencegah refleksi isyarat.

2. Pilihan lapisan cermin

(1) Pesawat kuasa dan tanah boleh digunakan sebagai pesawat rujukan, dan mempunyai kesan pelindung tertentu pada kawat dalaman;

(2) Secara relatif, pesawat kuasa mempunyai impedance karakteristik tinggi, dan terdapat perbezaan potensi besar dengan aras rujukan, dan gangguan frekuensi tinggi pada pesawat kuasa adalah relatif besar;

(3) Dari perspektif perisai, pesawat tanah biasanya didarat dan digunakan sebagai titik rujukan aras rujukan, dan kesan perisai adalah jauh lebih baik daripada kesan pesawat kuasa;

(4) Bila memilih pesawat rujukan, pesawat tanah patut dipilih lebih baik, dan pesawat kuasa patut dipilih kedua.

3. Prinsip pembatalan aliran magnetik:

Menurut persamaan Maxwell, semua interaksi elektrik dan magnetik diantara tubuh atau arus yang dimuatkan secara diskret dihantar melalui kawasan antarabangnya, tidak kira-kira kawasan antarabangnya adalah vakum atau substansi fizik. Dalam PCB, aliran magnetik sentiasa berkembang dalam garis transmisi. Jika laluan kembalian RF adalah selari dengan laluan isyaratnya yang sepadan, aliran magnetik pada laluan kembalian dan aliran magnetik pada laluan isyarat berada dalam arah bertentangan, dan mereka ditolak satu sama lain. Kesan pembatalan aliran diperoleh.

4. Essen pembatalan aliran magnetik adalah kawalan laluan kembali isyarat

Bagaimana menggunakan peraturan tangan kanan untuk menjelaskan kesan pembatalan aliran magnetik apabila lapisan isyarat bersebelahan dengan stratum dijelaskan sebagai berikut:

(1) Apabila arus mengalir melalui wayar, medan magnetik akan dijana disekitar wayar, dan arah medan magnetik ditentukan oleh peraturan kanan.

(2) Apabila terdapat dua wayar selari yang dekat satu sama lain, seperti yang dipaparkan dalam figur di bawah, arus satu konduktor mengalir keluar dan arus konduktor lain mengalir masuk. Jika arus mengalir melalui dua wayar adalah arus isyarat secara berdasarkan dengan arus kembalinya, kedua-dua arus adalah sama dalam ukuran dan bertentangan dalam arah, Jadi medan magnet mereka juga sama dalam ukuran dan bertentangan dalam arah, sehingga mereka boleh membatalkan satu sama lain.

5. Contoh reka papan enam lapisan

Untuk papan enam lapisan, pilihan 3 diberi keutamaan;

analisis:

(1) Oleh kerana lapisan isyarat berada di sebelah lapisan rujukan refluks, dan S1, S2, dan S3 berada di sebelah lapisan tanah, terdapat kesan pembatalan aliran magnetik terbaik. Lapisan wayar S2 lebih suka, diikuti oleh S3 dan S1.

(2) Pesawat kuasa berada di sebelah pesawat GND, jarak antara pesawat sangat kecil, terdapat kesan pembatalan aliran magnetik terbaik dan impedance pesawat kuasa rendah.

(3) Sumber tenaga utama dan tanah yang sama ditempatkan pada lapisan ke-4 dan ke-5. Apabila tebal lapisan ditetapkan, meningkatkan jarak antara S2-P dan mengurangkan jarak antara P-G2 (secara sepadan mengurangkan jarak antara lapisan G1-S2). Spacing) untuk mengurangi impedance pesawat kuasa dan mengurangi kesan kuasa pada S2.

2. Pilihan 1 boleh diterima bila keperluan biaya tinggi;

analisis:

(1) Dengan struktur ini, kerana lapisan isyarat bersebelahan dengan pesawat rujukan refluks, S1 dan S2 dekat dengan pesawat tanah, yang mempunyai kesan pembatalan aliran magnetik terbaik;

(2) Oleh kerana pesawat kuasa melalui S3 dan S2 ke pesawat GND, kesan pembatalan aliran magnetik adalah lemah dan impedance pesawat kuasa adalah tinggi;

(3) Lapisan kabel S1 dan S2 lebih suka, diikuti oleh S3 dan S4.

3. Untuk papan enam lapisan, pilihan 4

analisis:

Untuk kadang-kadang dengan keperluan isyarat setempat dan kecil tinggi, Pilihan 4 lebih sesuai daripada Pilihan 3. Ia boleh menyediakan lapisan kawat yang baik S2.

4. Kesan EMC terburuk, pilihan 2

analisis:

Dalam struktur ini, S1 dan S2 bersebelahan, S3 dan S4 bersebelahan, dan S3 dan S4 tidak bersebelahan dengan pesawat tanah, dan kesan pembatalan aliran magnetik adalah lemah.

6. Ringkasan

Prinsip khusus desain lapisan PCB:

(1) permukaan komponen PCB dan permukaan soldering adalah pesawat tanah lengkap (perisai);

(2) Cuba untuk mengelakkan dua lapisan isyarat secara langsung bersebelahan satu sama lain;

(3) Semua lapisan isyarat yang paling dekat dengan pesawat tanah;

(4) Lapisan kabel isyarat kunci seperti frekuensi tinggi, kelajuan tinggi, jam, dll mesti mempunyai pesawat tanah bersebelahan.