Weet jy hoe om die EMI-probleem op te los wanneer multi-laag PCB ontwerp?
Laat ek jou vertel!
Daar is baie maniere om EMI-probleme op te los.Moderne EMI-onderdrukkingsmetodes sluit in: die gebruik van EMI-onderdrukkingbedekking, die keuse van toepaslike EMI-onderdrukkingsonderdele en EMI-simulasie-ontwerp.Gebaseer op die mees basiese PCB-uitleg, bespreek hierdie vraestel die funksie van PCB-stapel in die beheer van EMI-straling en PCB-ontwerpvaardighede.
krag bus
Die uitsetspanningsprong van IC kan versnel word deur toepaslike kapasitansie naby die kragpen van IC te plaas.Dit is egter nie die einde van die probleem nie.As gevolg van die beperkte frekwensierespons van die kapasitor, is dit onmoontlik vir die kapasitor om die harmoniese krag op te wek wat nodig is om die IC-uitset skoon in die volle frekwensieband aan te dryf.Daarbenewens sal die verbygaande spanning wat op die kragbus gevorm word, spanningsval aan beide kante van die induktansie van die ontkoppelpad veroorsaak.Hierdie oorgangsspannings is die hoof algemene modus EMI-interferensiebronne.Hoe kan ons hierdie probleme oplos?
In die geval van IC op ons stroombaanbord, kan die kraglaag rondom die IC beskou word as 'n goeie hoëfrekwensie-kapasitor, wat die energie kan versamel wat deur die diskrete kapasitor uitgelek word wat hoëfrekwensie-energie verskaf vir skoon uitset.Daarbenewens is die induktansie van 'n goeie kraglaag klein, so die verbygaande sein wat deur die induktor gesintetiseer word, is ook klein, wat dus die gemeenskaplike modus EMI verminder.
Natuurlik moet die verbinding tussen die kragtoevoerlaag en die IC-kragtoevoerpen so kort as moontlik wees, want die stygende rand van die digitale sein is vinniger en vinniger.Dit is beter om dit direk aan die pad te koppel waar die IC-kragpen geleë is, wat afsonderlik bespreek moet word.
Om algemene modus EMI te beheer, moet die kraglaag 'n goed ontwerpte paar kraglae wees om te help ontkoppel en 'n voldoende lae induktansie hê.Sommige mense mag vra, hoe goed is dit?Die antwoord hang af van die kraglaag, die materiaal tussen die lae en die bedryfsfrekwensie (dws 'n funksie van IC-stygtyd).Oor die algemeen is die spasiëring van kraglae 6mil, en die tussenlaag is FR4-materiaal, dus is die ekwivalente kapasitansie per vierkante duim van kraglaag ongeveer 75pF.Natuurlik, hoe kleiner die laagspasiëring, hoe groter is die kapasitansie.
Daar is nie baie toestelle met 'n stygtyd van 100-300ps nie, maar volgens die huidige ontwikkelingstempo van IC sal die toestelle met stygtyd in die reeks van 100-300ps 'n hoë proporsie beset.Vir stroombane met 100 tot 300 PS stygtye, is 3 mil laagspasiëring nie meer van toepassing vir die meeste toepassings nie.Op daardie tydstip is dit nodig om die delamineringstegnologie aan te neem met die tussenlaagspasiëring minder as 1 mil, en die FR4 diëlektriese materiaal te vervang met die materiaal met 'n hoë diëlektriese konstante.Nou kan keramiek en potplastiek aan die ontwerpvereistes van 100 tot 300ps stygtydkringe voldoen.
Alhoewel nuwe materiale en metodes in die toekoms gebruik kan word, is algemene 1 tot 3 ns stygtydkringe, 3 tot 6 mil laagspasiëring en FR4 diëlektriese materiale gewoonlik voldoende om hoë-end harmonieke te hanteer en verbygaande seine laag genoeg te maak, dit wil sê , algemene modus EMI kan baie laag verminder word.In hierdie vraestel word die ontwerpvoorbeeld van PCB-gelaagde stapeling gegee, en die laagspasiëring word aanvaar as 3 tot 6 mil.
elektromagnetiese afskerming
Vanuit die seinroetering-oogpunt behoort 'n goeie laagstrategie te wees om al die seinspore in een of meer lae te plaas, wat langs die kraglaag of grondvlak is.Vir kragtoevoer moet 'n goeie laagstrategie wees dat die kraglaag aangrensend aan die grondvlak is, en die afstand tussen die kraglaag en die grondvlak so klein as moontlik moet wees, wat ons die "lae"-strategie noem.
PCB stapel
Watter soort stapelstrategie kan help om EMI te beskerm en te onderdruk?Die volgende gelaagde stapelskema veronderstel dat die kragtoevoerstroom op 'n enkele laag vloei en dat enkelspanning of veelvuldige spannings in verskillende dele van dieselfde laag versprei word.Die geval van veelvuldige kraglae sal later bespreek word.
4-laag plaat
Daar is 'n paar potensiële probleme in die ontwerp van 4-laag laminate.Eerstens, selfs al is die seinlaag in die buitenste laag en die krag en grondvlak in die binneste laag, is die afstand tussen die kraglaag en die grondvlak steeds te groot.
Indien die kostevereiste die eerste is, kan die volgende twee alternatiewe vir die tradisionele 4-laag bord oorweeg word.Beide van hulle kan die EMI-onderdrukkingsprestasie verbeter, maar hulle is slegs geskik vir die geval waar die digtheid van die komponente op die bord laag genoeg is en daar genoeg area rondom die komponente is (om die vereiste koperbedekking vir kragtoevoer te plaas).
Die eerste is die voorkeurskema.Die buitenste lae van PCB is almal lae, en die middelste twee lae is sein / krag lae.Die kragtoevoer op die seinlaag word met wye lyne gelei, wat die padimpedansie van kragtoevoerstroom laag maak en die impedansie van seinmikrostrippad laag.Vanuit die perspektief van EMI-beheer is dit die beste 4-laag PCB-struktuur beskikbaar.In die tweede skema dra die buitenste laag die krag en grond, en die middelste twee laag die sein.In vergelyking met die tradisionele 4-laag bord, is die verbetering van hierdie skema kleiner, en die tussenlaag impedansie is nie so goed soos dié van die tradisionele 4-laag bord nie.
As die bedradingimpedansie beheer moet word, moet die bogenoemde stapelskema baie versigtig wees om die bedrading onder die kopereiland van kragtoevoer en aarding te lê.Daarbenewens moet die kopereiland op kragtoevoer of stratum soveel as moontlik met mekaar verbind word om die konnektiwiteit tussen GS en lae frekwensie te verseker.
6-laag plaat
As die digtheid van die komponente op die 4-laag bord groot is, is die 6-laag plaat beter.Die afskermingseffek van sommige stapelskemas in die ontwerp van 6-laagbord is egter nie goed genoeg nie, en die verbygaande sein van kragbus word nie verminder nie.Twee voorbeelde word hieronder bespreek.
In die eerste geval word die kragtoevoer en grond in die tweede en vyfde lae onderskeidelik geplaas.As gevolg van die hoë impedansie van koperbeklede kragtoevoer, is dit baie ongunstig om die gewone modus EMI-straling te beheer.Uit die oogpunt van seinimpedansiebeheer is hierdie metode egter baie korrek.
In die tweede voorbeeld word die kragtoevoer en grond in die derde en vierde lae onderskeidelik geplaas.Hierdie ontwerp los die probleem van koperbeklede impedansie van kragtoevoer op.As gevolg van die swak elektromagnetiese afskermprestasie van laag 1 en laag 6, neem die differensiële modus EMI toe.As die aantal seinlyne op die twee buitenste lae die minste is en die lengte van die lyne baie kort is (minder as 1/20 van die hoogste harmoniese golflengte van die sein), kan die ontwerp die probleem van differensiële modus EMI oplos.Die resultate toon dat die onderdrukking van differensiële modus EMI veral goed is wanneer die buitenste laag met koper gevul is en die koperbedekte area gegrond is (elke 1 / 20 golflengte-interval).Soos hierbo genoem, moet koper gelê word
Postyd: 29 Julie 2020
