Çox qatlı PCB dizaynı zamanı EMI problemini necə həll edəcəyinizi bilirsinizmi?
Qoy sənə deyim!
EMI problemlərini həll etməyin bir çox yolu var.Müasir EMI qarşısının alınması üsullarına aşağıdakılar daxildir: EMI bastırma örtüyünün istifadəsi, müvafiq EMI söndürmə hissələrinin seçilməsi və EMI simulyasiya dizaynı.Ən əsas PCB sxeminə əsaslanaraq, bu yazı EMI radiasiyasını və PCB dizayn bacarıqlarını idarə etməkdə PCB yığınının funksiyasını müzakirə edir.
güc avtobusu
IC-nin çıxış gərginliyi sıçrayışı IC-nin güc pininin yaxınlığında müvafiq tutum yerləşdirməklə sürətləndirilə bilər.Bununla belə, problem bununla bitmir.Kondansatörün məhdud tezlik reaksiyasına görə, kondansatörün IC çıxışını tam tezlik diapazonunda təmiz şəkildə idarə etmək üçün lazım olan harmonik gücü yaratmaq mümkün deyil.Bundan əlavə, güc avtobusunda əmələ gələn keçici gərginlik, ayrılma yolunun endüktansının hər iki ucunda gərginliyin azalmasına səbəb olacaqdır.Bu keçici gərginliklər əsas ümumi rejim EMI müdaxilə mənbələridir.Bu problemləri necə həll edə bilərik?
Elektron lövhəmizdəki IC vəziyyətində, IC ətrafındakı güc təbəqəsi təmiz çıxış üçün yüksək tezlikli enerji təmin edən diskret kondansatör tərəfindən sızan enerjini toplaya bilən yaxşı bir yüksək tezlikli kondansatör kimi qəbul edilə bilər.Bundan əlavə, yaxşı bir güc qatının endüktansı kiçikdir, buna görə də induktor tərəfindən sintez edilən keçid siqnalı da kiçikdir, beləliklə ümumi rejim EMI-ni azaldır.
Əlbəttə ki, enerji təchizatı təbəqəsi ilə IC enerji təchizatı pin arasındakı əlaqə mümkün qədər qısa olmalıdır, çünki rəqəmsal siqnalın yüksələn kənarı daha sürətli və daha sürətli olur.Ayrı-ayrılıqda müzakirə edilməli olan IC güc pininin yerləşdiyi pad ilə birbaşa birləşdirmək daha yaxşıdır.
Ümumi rejim EMI-ni idarə etmək üçün güc təbəqəsi ayrılmağa kömək etmək və kifayət qədər aşağı endüktansa malik olmaq üçün yaxşı işlənmiş bir cüt güc qatı olmalıdır.Bəziləri soruşa bilər ki, bu nə qədər yaxşıdır?Cavab güc qatından, təbəqələr arasındakı materialdan və iş tezliyindən (yəni, IC yüksəlmə vaxtının funksiyasından) asılıdır.Ümumiyyətlə, güc təbəqələrinin məsafəsi 6mil, interlayer isə FR4 materialıdır, buna görə də hər kvadrat düym güc təbəqəsi üçün ekvivalent tutum təxminən 75pF-dir.Aydındır ki, təbəqə aralığı nə qədər kiçik olsa, tutum da bir o qədər böyükdür.
100-300ps yüksəlmə vaxtı olan çoxlu cihaz yoxdur, lakin IC-nin hazırkı inkişaf sürətinə görə, 100-300ps diapazonunda yüksəlmə vaxtı olan cihazlar yüksək nisbətdə olacaq.100-dən 300 PS-ə qədər yüksəlmə vaxtı olan dövrələr üçün 3 mil təbəqə aralığı artıq əksər proqramlar üçün uyğun deyil.Bu zaman, təbəqələrarası məsafə 1mil-dən az olan delaminasiya texnologiyasını qəbul etmək və FR4 dielektrik materialını yüksək dielektrik sabitliyə malik materialla əvəz etmək lazımdır.İndi keramika və qab plastikləri 100-dən 300 ps-ə qədər yüksəlmə vaxtı sxemlərinin dizayn tələblərinə cavab verə bilər.
Gələcəkdə yeni materiallar və üsullar istifadə oluna bilsə də, ümumi 1-3 ns yüksəlmə vaxtı sxemləri, 3-6 mil təbəqə aralığı və FR4 dielektrik materialları adətən yüksək səviyyəli harmonikləri idarə etmək və keçici siqnalları kifayət qədər aşağı etmək üçün kifayətdir, yəni. , ümumi rejim EMI çox aşağı azaldıla bilər.Bu yazıda, PCB təbəqələrinin yığılmasının dizayn nümunəsi verilmişdir və təbəqələr arasındakı məsafənin 3 ilə 6 mil arasında olduğu qəbul edilir.
elektromaqnit qoruyucu
Siqnalın marşrutlaşdırılması baxımından, yaxşı bir təbəqə strategiyası bütün siqnal izlərini güc qatının və ya yer müstəvisinin yanında olan bir və ya bir neçə təbəqədə yerləşdirmək olmalıdır.Enerji təchizatı üçün yaxşı lay strategiyası o olmalıdır ki, güc təbəqəsi yer müstəvisinə bitişik olsun və güc təbəqəsi ilə yer müstəvisi arasındakı məsafə mümkün qədər kiçik olsun ki, biz bunu “laylama” strategiyası adlandırırıq.
PCB yığını
Hansı növ yığma strategiyası EMI-ni qorumağa və yatırmağa kömək edə bilər?Aşağıdakı laylı yığma sxemi elektrik təchizatı cərəyanının bir təbəqə üzərində axdığını və tək gərginlik və ya çoxlu gərginliyin eyni təbəqənin müxtəlif hissələrində paylandığını nəzərdə tutur.Çoxsaylı güc qatlarının işi daha sonra müzakirə olunacaq.
4 qatlı boşqab
4 qatlı laminatların dizaynında bəzi potensial problemlər var.Əvvəla, siqnal təbəqəsi xarici təbəqədə, güc və torpaq müstəvisi daxili təbəqədə olsa belə, güc təbəqəsi ilə yer müstəvisi arasındakı məsafə hələ də çox böyükdür.
Əgər xərc tələbi birincidirsə, ənənəvi 4 qatlı lövhəyə aşağıdakı iki alternativ nəzərdən keçirilə bilər.Onların hər ikisi EMI söndürmə performansını yaxşılaşdıra bilər, lakin onlar yalnız lövhədəki komponentlərin sıxlığının kifayət qədər aşağı olduğu və komponentlərin ətrafında kifayət qədər sahənin olduğu (enerji təchizatı üçün tələb olunan mis örtüyü yerləşdirmək üçün) vəziyyət üçün uyğundur.
Birincisi, üstünlük verilən sxemdir.PCB-nin xarici təbəqələri bütün təbəqələrdir və orta iki təbəqə siqnal / güc təbəqələridir.Siqnal layındakı enerji təchizatı geniş xətlərlə aparılır ki, bu da enerji təchizatı cərəyanının yol empedansını aşağı, siqnal mikrostrip yolunun empedansını isə aşağı edir.EMI nəzarəti baxımından bu, mövcud olan ən yaxşı 4 qatlı PCB quruluşudur.İkinci sxemdə xarici təbəqə güc və torpaq, orta iki təbəqə isə siqnal daşıyır.Ənənəvi 4 qatlı lövhə ilə müqayisədə bu sxemin təkmilləşdirilməsi daha kiçikdir və interlayer empedansı ənənəvi 4 qatlı lövhəninki qədər yaxşı deyil.
məftil empedansı nəzarət etmək olarsa, yuxarıda yığma sxemi elektrik təchizatı və torpaqlama mis ada altında məftil qoymaq üçün çox diqqətli olmalıdır.Bundan əlavə, elektrik təchizatı və ya təbəqədəki mis adası DC və aşağı tezlik arasında əlaqəni təmin etmək üçün mümkün qədər bir-birinə bağlanmalıdır.
6 qatlı boşqab
4 qatlı lövhədə komponentlərin sıxlığı böyükdürsə, 6 qatlı lövhə daha yaxşıdır.Bununla belə, 6 qatlı lövhənin dizaynında bəzi yığma sxemlərinin qoruyucu təsiri kifayət qədər yaxşı deyil və güc avtobusunun keçici siqnalı azalmır.Aşağıda iki nümunə müzakirə olunur.
Birinci halda, enerji təchizatı və torpaq müvafiq olaraq ikinci və beşinci təbəqələrə yerləşdirilir.Mis örtüklü enerji təchizatının yüksək empedansına görə ümumi rejim EMI radiasiyasını idarə etmək çox əlverişsizdir.Lakin siqnal empedansına nəzarət baxımından bu üsul çox düzgündür.
İkinci nümunədə, enerji təchizatı və torpaq müvafiq olaraq üçüncü və dördüncü təbəqələrə yerləşdirilir.Bu dizayn enerji təchizatının mis örtüklü empedansı problemini həll edir.1-ci və 6-cı təbəqənin zəif elektromaqnit qoruyucu performansına görə diferensial rejim EMI artır.İki xarici təbəqədə siqnal xətlərinin sayı ən azdırsa və xətlərin uzunluğu çox qısadırsa (siqnalın ən yüksək harmonik dalğa uzunluğunun 1/20-dən az), dizayn EMI diferensial rejimi problemini həll edə bilər.Nəticələr göstərir ki, diferensial rejim EMI-nin yatırılması xüsusilə xarici təbəqə mislə doldurulduqda və mislə örtülmüş sahə əsaslandırıldıqda (hər 1/20 dalğa uzunluğu intervalında) yaxşıdır.Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, mis qoyulmalıdır
Göndərmə vaxtı: 29 iyul 2020-ci il
