Технология PCB - технология укладки PCB - слоя для управления эмиссией EMI

Существует множество способов решения проблем EMI. Современные методы подавления EMI включают: использование покрытий подавления EMI, выбор соответствующих частей подавления EMI и имитационный дизайн EMI. Начиная с самой базовой компоновки ПХД, в этой статье рассматривается роль и методы проектирования многослойного штампования ПХД в контроле Эми-излучения. печатные платы

Шина питания (Power bus)

Надлежащее размещение конденсаторов соответствующей емкости вблизи штырьков питания ик может ускорить скачок выходного напряжения ик. Однако на этом проблема не заканчивается. Из-за ограниченной частотной чувствительности конденсатора конденсатор не может генерировать гармоническую мощность, требуемую для чистого приведения в действие выходного сигнала IC в диапазоне полной частоты. Кроме того, временное напряжение, возникающее в электрической шине, образует падение напряжения по всей траектории индуктивности развязки, и эти переходные напряжения являются основными источниками помех в режиме EMI. Как мы должны решать эти проблемы?

Что касается ик на нашей плате питания, то энергетический слой вокруг ик может рассматриваться как отличный высокочастотный конденсатор, который может собирать часть энергии, просачиваемой дискретным конденсатором, который обеспечивает высокочастотную энергию для чистой производительности. Кроме того, индуктивность хорошего энергетического слоя должна быть небольшой, поэтому переходный сигнал, синтезированный индуктивностью, также невелик, что снижает общий режим EMI. Конечно, связь между силовым слоем и pin питания IC должна быть как можно короче, потому что растущий край цифрового сигнала становится все быстрее и быстрее, и лучше всего подключить его непосредственно к блоку, где находится pin питания IC. Этот вопрос необходимо обсудить отдельно. Для управления общим режимом EMI плоскость питания должна способствовать разъединению и иметь достаточно низкую индуктивность. Эта плоскость питания должна быть хорошо сконструированной парой плоскостей питания. Кто-нибудь может спросить, насколько это хорошо? Ответ на этот вопрос зависит от распределения источника питания, материалов между слоями и рабочей частоты (то есть функции времени восстановления ик).

Как правило, расстояние между энергетическим слоем составляет 6млн, а промежуточным слоем является материал FR4, эквивалентная емкость энергетического слоя на квадратный дюйм составляет около 75pF.

Очевидно, чем меньше расстояние между слоями, тем больше емкость. Есть не так много устройств со временем восстановления от 100 до 300 ps, но в соответствии с текущей скоростью развития IC, устройства со временем восстановления в диапазоне от 100 до 300 ps будут занимать высокую долю. Для схем с временем восстановления от 100 до 300ps 3 - миллиметровый интервал слоя больше не подходит для большинства применений. В то время необходимо было использовать технологию слойки с интервалом менее 1 млн. и заменить диэлектрические материалы FR4 материалами с высокой диэлектрической константой. Теперь керамика и керамическая пластмасса могут соответствовать проектным требованиям от 100 до 300 ps циклов восстановления времени. Хотя новые материалы и новые методы могут быть использованы в будущем, для сегодняшних общих 1-3ns циклов времени восстановления, от 3 до 6mil слоя интервал и FR4 диэлектрические материалы, как правило, достаточно обрабатывать высокопроизводительные гармонические и сделать переходный сигнал достаточно низким, то есть общий режим EMI может быть уменьшен очень низко. Примеры многослойной штабелирования ПХД, приведенные в этой статье, предполагают расстояние между слоями от 3 до 6 миль.

С точки зрения сигнальных следов, хорошей стратегией слоёв должно быть размещение всех сигнальных следов на одном или нескольких слоях, и эти слои находятся рядом с энергетическим или подземным слоем. Для источника питания хорошей стратегией слоёв должно быть то, что энергетический слой находится рядом с подземным слоем, а расстояние между энергетическим слоем и подземным слоем должно быть как можно меньше. Это то, что мы называем стратегией слойки.

Какая стратегия штабелирования ПХД помогает защитить и подавить EMI? Следующая многослойная схема штаберования предполагает, что ток питания подается на Один слой, а одно напряжение или несколько напряжений распределяются в разных частях одного и того же слоя. Вопрос о множественных уровнях мощности будет рассмотрен ниже.

4- слойная доска

Существует несколько потенциальных проблем с 4- слойным дизайном платы. Во-первых, традиционная четырехслойная доска толщиной 62 мили, даже если сигнальный слой находится на внешнем слое, а энергетический и грунтовый — на внутреннем слое, расстояние между энергетическим и грунтовым слоем все еще слишком велико.

Если сначала требуется стоимость, вы можете рассмотреть следующие две традиционные 4- слойные альтернативы. Эти два решения могут улучшить производительность подавления EMI, но они пригодны только для применения в тех случаях, когда плотность компонента на борту достаточно низкая и достаточно места вокруг компонентов (поместите требуемую мощность медного слоя). Первый вариант является предпочтительным. Все наружные слои PCB являются грунтовыми слоями, а средние два слоя — сигнальными/силовыми. Питание на сигнальном слое направляется широкой линией, которая может сделать путь сопротивления тока питания низким, а также сопротивление сигнала микрополосы пути также низким. С точки зрения управления EMI, это лучшая 4- слойная структура ПХД. Во второй схеме внешний слой использует силу и землю, а средний два слоя используют сигналы. По сравнению с традиционной 4- слойной доской, улучшение меньше, а интерслойное сопротивление так же плохо, как и традиционная 4- слойная доска. Если вы хотите контролировать сопротивление следа, выше схема штабелирования должны быть очень осторожны, чтобы организовать следы под властью и грунтовые медные острова. Кроме того, медные острова на электроснабжении или наземном слое должны быть в максимально возможной степени соединены между собой для обеспечения постоянного тока и низкочастотной связи.

6- слойная доска

Если плотность компонентов на 4- слойной доске относительно высока, то лучше всего использовать 6- слойную доску. Однако некоторые схемы штамповки в 6- слойной конструкции щита не достаточно хороши для защиты электромагнитного поля и мало влияют на снижение переходного сигнала силовой шины.

10- слойная доска

Поскольку изолирующий изолирующий слой между многослойными щитами очень тонкий, сопротивление между 10 или 12 слоями монтажной платы очень низкое. До тех пор, пока нет проблем с слоем и штабелированием, он полностью, как ожидается, получить отличную целостность сигнала. Сложнее изготовить 12- слойные плиты толщиной 62mil, и не так много производителей могут обрабатывать 12- слойные плиты.

Если через отверстие нет такой близости, то индуктивность будет больше, емкость будет снижена, и EMI определенно увеличится. Когда сигнальная линия должна оставить текущую пару слоев проводки PCB на другие слои проводки через vias, наземные vias должны быть расположены рядом с vias таким образом, чтобы петлевый сигнал мог плавный вернуться к нужному заземляющему слою. В многослойной комбинации 4 - го и 7 - го слоев сигнальная петля возвращается из энергетического или грунтового слоя (то есть, 5 - го или 6 - го слоя), потому что емкостная связь между энергетическим и грунтовым слоем хорошая, и сигнал прост в передаче.  печатные платы