Công nghệ PCB - Vấn đề xe buýt điện trong PCB nhiều lớp

Xe buýt điện là một trong những vấn đề của EMI. Có rất nhiều cách để giải quyết vấn đề EMI. Các phương pháp ức chế EMI hiện đại bao gồm: sử dụng lớp phủ ức chế EMI, chọn thành phần ức chế EMI phù hợp và thiết kế mô phỏng EMI. Bài viết này thảo luận về vấn đề xe buýt điện trong PCB nhiều lớp

Xe buýt điện

Một tụ điện có dung lượng thích hợp được đặt gần chân nguồn của IC có thể làm cho điện áp đầu ra IC thay đổi nhanh chóng. Tuy nhiên, vấn đề không kết thúc ở đó. Do đáp ứng tần số hạn chế của tụ điện, điều này khiến tụ điện không thể tạo ra công suất hài hòa cần thiết để điều khiển đầu ra IC một cách sạch sẽ trong băng tần đầy đủ. Ngoài ra, một điện áp thoáng qua được hình thành trên thanh cái cung cấp điện sẽ tạo ra một sự sụt giảm áp suất trên cuộn cảm của đường dẫn tách rời. Những điện áp thoáng qua này là nguồn gây nhiễu EMI chế độ chung chính. Chúng ta nên giải quyết những vấn đề này như thế nào?

Đối với IC trên bảng mạch của chúng tôi, lớp công suất xung quanh IC có thể được coi là một tụ điện tần số cao tuyệt vời, thu thập một phần năng lượng bị rò rỉ từ tụ điện rời rạc để cung cấp năng lượng tần số cao cho đầu ra sạch. Ngoài ra, lớp công suất tốt nên có điện cảm nhỏ hơn, do đó, tín hiệu thoáng qua được tổng hợp từ điện cảm cũng nhỏ hơn, do đó làm giảm EMI chế độ chung.

Tất nhiên, kết nối giữa lớp nguồn và chân nguồn IC phải càng ngắn càng tốt, vì tín hiệu kỹ thuật số tăng lên nhanh hơn và nhanh hơn dọc theo, tốt nhất là kết nối trực tiếp với PCB pad nơi có chân nguồn IC. Điều này cần được thảo luận riêng.

Để kiểm soát EMI chế độ chung, mặt phẳng công suất phải giúp tách rời và có độ tự cảm đủ thấp. Máy bay năng lượng này phải là một cặp máy bay năng lượng được thiết kế tốt. Một số người có thể hỏi, tốt đến mức nào? Câu trả lời cho câu hỏi này phụ thuộc vào sự phân tầng của nguồn điện, vật liệu giữa các lớp và tần suất hoạt động (tức là chức năng của thời gian tăng IC). Thông thường, khoảng cách giữa các lớp công suất là 6 triệu, vật liệu FR4 và điện dung tương đương của lớp công suất là khoảng 75 pF trên mỗi inch vuông. Rõ ràng, khoảng cách giữa các lớp càng nhỏ, điện dung càng lớn.

Không có nhiều thiết bị có thời gian tăng từ 100 đến 300ps, nhưng dựa trên tốc độ phát triển IC hiện tại, các thiết bị có thời gian tăng trong phạm vi 100-300ps sẽ chiếm tỷ lệ cao. Đối với các mạch có thời gian tăng từ 100 đến 300ps, khoảng cách lớp 3mil sẽ không còn phù hợp với hầu hết các ứng dụng. Vào thời điểm đó, cần phải sử dụng kỹ thuật phân lớp với khoảng cách giữa các lớp nhỏ hơn 1 mils và thay thế vật liệu điện môi FR4 bằng vật liệu có hằng số điện môi cao. Bây giờ gốm và nhựa gốm có thể đáp ứng các yêu cầu thiết kế của mạch thời gian tăng từ 100 đến 300ps.

Mặc dù các vật liệu mới và các phương pháp mới có thể được sử dụng trong tương lai, thường đủ để xử lý sóng hài cao cấp và làm cho tín hiệu thoáng qua đủ thấp cho các mạch thời gian tăng từ 1 đến 3 ns phổ biến ngày nay, khoảng cách lớp 3 đến 6 triệu và vật liệu điện môi FR4. Ví dụ về thiết kế xếp chồng PCB được đưa ra trong bài viết này sẽ giả định khoảng cách giữa các lớp từ 3 đến 6 mils.