Multilayer PCB dizaynında EMI problemini necə həll etmək olar?

Çox qatlı PCB dizaynı qurarkən EMI problemini necə həll edəcəyinizi bilirsinizmi?

Sənə deyim!

EMI problemlərini həll etməyin bir çox yolu var. Müasir EMI yatırılması üsullarına aşağıdakılar daxildir: EMI yatırım örtüyündən istifadə, müvafiq EMI yatırım hissələri və EMI simulyasiya dizaynını seçmək. Ən əsas PCB nizamına əsaslanaraq, bu sənəd EMI radiasiyasını və PCB dizayn bacarıqlarını idarə etməkdə PCB yığınının fəaliyyətini müzakirə edir.

güc avtobusu

IC-nin çıxış voltaj atlaması, IC-nin güc pininin yaxınlığında müvafiq kapasitans qoyaraq sürətlənə bilər. Ancaq problemin sonu bu deyil. Kondansatörün məhdud bir cavab reaksiyasına görə, kondansatörün IC çıxışını tam tezlik diapazonunda təmiz şəkildə aparmaq üçün lazım olan harmonik güc yaratmaq mümkün deyil. Bundan əlavə, güc avtobusunda meydana gələn keçici gərginlik, parçalanma yolunun endüktansının hər iki ucunda gerilim düşməsinə səbəb olacaqdır. Bu keçici gərginliklər əsas ümumi rejim EMI müdaxilə mənbələridir. Bu problemləri necə həll edə bilərik?

Dövrə lövhəmizdəki IC vəziyyətində, təmiz çıxış üçün yüksək tezlikli enerji təmin edən diskret kondansatördən sızan enerjini toplaya bilən, IC ətrafındakı güc qatını yaxşı bir yüksək tezlikli bir kondansatör kimi qəbul etmək olar. Bundan əlavə, yaxşı bir güc qatının endüktansı kiçikdir, buna görə induktor tərəfindən sintez olunan keçici siqnal da azdır, beləliklə ümumi rejimi EMI azaldır.

Əlbəttə ki, enerji təchizatı təbəqəsi ilə IC enerji təchizatı pimi arasındakı əlaqə mümkün qədər qısa olmalıdır, çünki rəqəmsal siqnalın artan kənarı daha sürətli və daha sürətli olur. Ayrı bir şəkildə müzakirə edilməli olan IC güc pininin yerləşdiyi yastığa birbaşa bağlamaq daha yaxşıdır.

Ümumi rejimi EMI-ni idarə etmək üçün, güc qatının ayrılmasına kömək etmək və kifayət qədər aşağı endüktansa sahib olmaq üçün yaxşı hazırlanmış bir cüt güc təbəqəsi olmalıdır. Bəzi insanlar soruşa bilər ki, bu nə qədər yaxşıdır? Cavab güc qatından, təbəqələr arasındakı materialdan və işləmə tezliyindən (yəni IC artım vaxtının bir funksiyasından) asılıdır. Ümumiyyətlə, güc qatlarının məsafəsi 6 mil, interlayer isə FR4 materialıdır, buna görə güc qatının hər kvadrat düymünə bərabər tutumu 75pF-ə bərabərdir. Aydındır ki, təbəqə boşluğu nə qədər kiçikdirsə, tutumu da bir o qədər böyükdür.

Yüksəlmə müddəti 100-300ps olan bir çox cihaz yoxdur, lakin IC-nin mövcud inkişaf sürətinə görə, 100-300ps aralığında qalma müddəti olan cihazlar yüksək nisbətdə yer alacaq. 100 ilə 300 PS aralığında dövrələr üçün 3 mil təbəqə arası çox tətbiq üçün artıq tətbiq edilmir. O zaman, interminer aralığı 1 mildən az olan delaminasiya texnologiyasını qəbul etmək və FR4 dielektrik materialını yüksək dielektrik davamlı materialla əvəz etmək lazımdır. İndi keramika və qabartma plastiklər 100 ilə 300 amper artım dövrlərinin dizayn tələblərinə cavab verə bilər.

Gələcəkdə yeni materiallar və metodlar istifadə olunsa da, ortalama 1 ilə 3 n aralığında zaman dövranları, 3 ilə 6 mil aralığın boşluğu 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 endirilə bilər. Bu yazıda, PCB laylı yığma dizayn nümunəsi verilmişdir və təbəqə aralığı 3 ilə 6 mil arasında qəbul edilmişdir.

elektromaqnit qoruma

Siqnal yönləndirmə nöqteyi-nəzərindən, bütün siqnal izlərini güc qatının və ya yer səthinin yanında olan bir və ya daha çox təbəqəyə yerləşdirmək üçün yaxşı bir qatlama strategiyası olmalıdır. Enerji təchizatı üçün yaxşı bir qatlama strategiyası olmalıdır ki, güc təbəqəsi yer müstəvisinə bitişik olsun və güc təbəqəsi ilə torpaq təyyarəsi arasındakı məsafə mümkün qədər az olmalıdır, bu da "layering" strategiyası adlandırırıq.

PCB yığını

Hansı yığma strategiyası EMI-ni qoruyub saxlamağa kömək edə bilər? Aşağıdakı laylı yığma sxemi, enerji təchizatı cərəyanının bir təbəqədə axdığını və tək qatlı və ya çox voltajın eyni təbəqənin müxtəlif hissələrində paylandığını ehtimal edir. Birdən çox güc qatının vəziyyəti daha sonra müzakirə olunacaq.

4-boşqab boşqab

4 qollu laminatın dizaynında bəzi potensial problemlər mövcuddur. Əvvəla, siqnal təbəqəsi xarici təbəqədədirsə və güc və yer təyyarəsi daxili təbəqədədirsə, güc təbəqəsi ilə torpaq təyyarəsi arasındakı məsafə hələ də çox böyükdür.

Maliyyət tələbi ilkdirsə, ənənəvi 4 qatlı taxta üçün aşağıdakı iki alternativ nəzərdən keçirilə bilər. Hər ikisi də EMI söndürmə performansını inkişaf etdirə bilər, ancaq yalnız lövhədəki komponentlərin sıxlığının kifayət qədər aşağı olduğu və komponentlərin ətrafında kifayət qədər sahənin olduğu (elektrik təchizatı üçün lazımlı mis örtük yerləşdirmək üçün) vəziyyətə uyğundur.

Birincisi, üstünlük verilən sxemdir. PCB-nin xarici təbəqələri bütün təbəqələrdir, ortada iki təbəqə siqnal / güc təbəqələridir. Siqnal qatındakı enerji təchizatı geniş xətlər ilə yönəldilir ki, bu da enerji təchizatı cərəyanının keçid yolunu aşağı və siqnal mikrostrip yolunun empedansını aşağı edir. EMI nəzarət baxımından, bu, ən yaxşı 4 qatlı PCB quruluşudur. İkinci sxemdə xarici qat güc və zəmini daşıyır və orta iki qat siqnalı daşıyır. Ənənəvi 4 qatlı lövhə ilə müqayisədə bu sxemin təkmilləşdirilməsi daha kiçikdir və interlayer empedansı ənənəvi 4 qatlı lövhədəki qədər yaxşı deyil.

Kabel empedansına nəzarət edilməlidirsə, yuxarıdakı yığma sxemi elektrik təchizatı və topraklama mis adası altındakı telləri çəkmək üçün çox diqqətli olmalıdır. Bundan əlavə, enerji təchizatı və ya təbəqədəki mis adası DC və aşağı tezlik arasındakı əlaqəni təmin etmək üçün mümkün qədər bir-birinə bağlanmalıdır.

6 nömrəli boşqab

4 qatlı lövhədəki komponentlərin sıxlığı böyükdürsə, 6 qatlı lövhə daha yaxşıdır. Bununla birlikdə, 6 qatlı lövhənin dizaynında bəzi yığma sxemlərinin ekranlama effekti kifayət qədər yaxşı deyil və güc avtobusunun keçici siqnalları azaldılmır. İki nümunə aşağıda müzakirə olunur.

Birinci halda, enerji təchizatı və torpaq müvafiq olaraq ikinci və beşinci təbəqələrə yerləşdirilir. Mis örtülmüş elektrik təchizatı yüksək empedans səbəbindən ümumi rejimli EMI radiasiyasını idarə etmək çox əlverişsizdir. Bununla birlikdə siqnal impedansına nəzarət baxımından bu üsul çox düzgündür.

İkinci nümunədə, enerji təchizatı və torpaq müvafiq olaraq üçüncü və dördüncü təbəqələrə yerləşdirilir. Bu dizayn, elektrik təchizatı mis örtüklü empedans problemini həll edir. 1-ci təbəqə və 6-cı təbəqənin zəif elektromaqnit qoruyucu işləməsi səbəbindən diferensial rejimi EMI artır. İki xarici təbəqədəki siqnal xətlərinin sayı ən az olduqda və xətlərin uzunluğu çox qısadır (siqnalın ən yüksək harmonik dalğa uzunluğunun 1/20-dən az), dizayn diferensial rejim EMI problemini həll edə bilər. Nəticələr göstərir ki, xarici təbəqə mis ilə doldurulduqda və mis örtülmüş sahə yerləşmiş olduqda (hər 1/20 dalğa uzunluğu intervalında) diferensial rejimi EMI-nin yatırılması xüsusilə yaxşıdır. Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, mis qoyulacaqdır


Göndərmə vaxtı: İyul-29-2020