PCB Teknik - Çoklukatı PCB ürünlerinin performansını geliştirmek için EMI'yi nasıl çözeceğiz

Elektro teslimat devrelerinin tasarımında, elektromagnet araştırması ürün performansını etkileyen en önemli faktörlerden biridir. Şu anda mühendisler için EMI sorunu çözmek için birçok yol var. Genelde EMI'yi bastırma metodları: EMI bastırma kapısı, EMI simülasyon tasarımı ve uygun EMI bastırma parçalarını seçin. Bu makal PCB ile başlayacak ve EMI radyasyonunu kontrol etmek üzere PCB katlı stacking rolünü ve tasarım tekniklerini tanıtacak.

Çoklukatı PCB ürünlerinin performansını geliştirmek için EMI'yi nasıl çözeceğiz

IC'nin enerji tasarımının yakınlarında uygun kapasitesinin kapasitesini düzgün yerleştirmesi IC çıkış voltajını daha hızlı atlatabilir. Ama sorun burada bitmiyor. Kapacitörün sınırlı frekans cevabı yüzünden, kapasitör IC çıkışını tamamen frekans grubunda temiz sürmek için gereken harmonik gücü üretemez. Ayrıca, elektrik otobüsünde oluşturduğu geçici voltaj, çözümleme yolunun induktansının üzerinde voltaj düşürülecek ve bu geçici voltalar, EMI araştırma kaynağı temel ortak modudur. Bu sorunları nasıl çözelim?

Dönüş tahtasındaki IC ile ilgili, IC etrafındaki güç katmanı temiz çıkış için yüksek frekans enerjisini sağlayan diskretli kapasitör tarafından sızdırılan enerjinin bir parças ını toplayabilir. Ayrıca iyi bir güç katmanının incelemesi küçük olmalı. Bu yüzden induktans tarafından sintezleştirilen geçici sinyal de küçük, bu yüzden ortak EMI modunu azaltmak için kullanılan.

Of course, the connection between the power layer and the IC power pin must be as short as possible, because the rising edge of the digital signal is getting faster and faster, and it is best to connect it directly to the pad where the IC power pin is located. Bu konuyu ayrı olarak tartışmalı.

Ortak modu EMI kontrol etmek için, güç uça ğı ayrılmaya yardım etmeli ve yeterince düşük bir etkisi olmalı. Bu güç uça ğı iyi tasarlanmış bir çift güç uçağı olmalı. Biri sorabilir ki, ne kadar iyi? Sorunun cevabı güç teslimatının, katlar arasındaki materyaller ve operasyon frekansiyetine bağlı (yani IC yükselmesi zamanının fonksiyonu). Normally, the power layer spacing is 6mil, and the interlayer is FR4 material, the equivalent capacitance per square inch of the power layer is about 75pF. Görünüşe göre, katmanın boşluğu daha küçük, kapasitenin daha büyük.

100'den 300'den yükselen bir sürü cihaz yok, ama şu anda IC geliştirme hızına göre, 100'den 300'den yükselen cihazlar yükselen bir bölüm yüksek olacak. 100 ile 300p yükselen devreler için 3 mil katı uzağı çoğu uygulamalar için uygun olmayacak. At that time, it was necessary to use layering technology with a layer spacing of less than 1 mil, and to replace FR4 dielectric materials with materials with a high dielectric constant. Şimdi, keramik ve keramik plastik tasarım gerekçelerini 100'e 300'e kadar arttırma zamanı devrelerinde uygulayabilir.

Gelecekte yeni materyaller ve yeni metodlar kullanılabilir olsa da, ortak 1-3 ns zamanlı devreler için, 3-6 mil katı uzay ve FR4 dielektrik materyaller için, genelde yüksek sonlu harmonik yönetmek ve geçici sinyaller yeterince düşük yapabilmek için yeterli, yani, ortak modum EMI çok düşük olabilir. Bu makalede verilen PCB katlı dizayn örnekleri 3 ile 6 mil boyunca bir katı uzağını tahmin edecek.

Elektromagnetik koruması

Sinyal izlerinin perspektivinden iyi bir katma stratejisi, tüm sinyal izlerini bir ya da birkaç katta yerleştirmek gerekir. Bu katlar enerji katı ya da toprak katının yanındadır. Elektrik tasarımı için iyi bir katlama stratejisi, güç katı toprak katına yakın ve güç katı ve toprak katı arasındaki mesafe mümkün olduğunca küçük olmalı. Buna "layering" strateji deniyoruz.

PCB sıkıştırma

Eİ'yi korumaya ve bastırmaya ne yardım ediyor? Aşa ğıdaki katlanma tasarımı, enerji tekrar bir kattaki akışlarını ve tek voltaj ya da çoklu voltaj aynı katmanın farklı bölgelerinde dağıtılır. Çoklu güç katlarının davası sonra tartışılacak.

4 katı tahtası

4 katı tahta tasarımı ile birkaç potansiyel sorun var. İlk önce, geleneksel dört katlı tahta 62 mil kalınlığıyla, sinyal katı dışarıdaki katta olsa bile ve güç ve yer katları iç katta, güç katı ve yer katı arasındaki mesafe hâlâ çok büyük.

Eğer maliyetin ihtiyacı ilk olursa, bu iki geleneksel 4 katı tahta alternatifi düşünebilirsiniz. İkisi de bu çözümler EMI baskısının performansını geliştirebilir, fakat sadece tahtadaki komponent yoğunluğunun yeterince düşük olduğu uygulamalar için uygulayabilir ve komponentlerin etrafında yeterince alan var (gerekli elektrik temizleme bakı katını yerleştirin).

İlk, tercih edilen çözüm. PCB'nin dışındaki katları toprak katlardır ve orta iki katı sinyal/güç katlardır. Sinyal katmanındaki güç teslimatı geniş bir çizgi ile yönlendirildir. Bu da enerji teslimatının yolunu düşük yapabilir, ve sinyal mikrostrup yolunun engellemesi de düşük. EMI kontrolünün görüntüsünden, bu, 4 katı PCB yapısıdır. İkinci çözüm dış katta güç ve yer kullanır ve orta iki katta sinyaller kullanır. Gelenekli 4 katı tahtasıyla karşılaştırıldı, gelişme daha küçüktür, ve karşılaştırma impedansı geleneksel 4 katı tahtası kadar fakir.

Eğer izler impedansını kontrol etmek istiyorsanız, yukarıdaki toprak planı güç ve toprak adaların altında izleri düzenlemek için çok dikkatli olmalı. Ayrıca güç ya da toprak bakır adaları mümkün olduğunca bağlantılı olmalı. DC ve düşük frekans bağlantısını sağlamak için.

6 katı tahtası

Eğer 4 katı tahtasındaki komponentlerin yoğunluğu relativ yüksektirse, 6 katı tahtası en iyidir. Ancak, 6 katlı tahta tasarımında bazı takım tasarımlar elektromagnetik alanı korumak için yeterince iyi değildir ve enerji otobüsünün geçici sinyalini azaltmak üzere küçük etkisi vardır. İlk örneğinde, enerji temsili ve toprak ikinci ve beşinci katlara göre yerleştirilir. Elektrik tasarımının yüksek bakra engellemesi yüzünden, ortak EMI radyasyonunu kontrol etmek çok faydasız. Bu yöntem çok doğru.