Veistu hvernig á að leysa EMI vandamálið við fjöllaga PCB hönnun?
Leyfðu mér að segja þér!
Það eru margar leiðir til að leysa EMI vandamál.Nútíma EMI bælingaraðferðir fela í sér: Notkun EMI bælingarhúð, val á viðeigandi EMI bælingarhlutum og EMI uppgerð hönnun.Byggt á grunnútliti PCB, fjallar þessi grein um virkni PCB stafla við að stjórna EMI geislun og PCB hönnunarhæfileika.
rafmagnsrúta
Hægt er að flýta fyrir úttaksspennustökki IC með því að setja viðeigandi rýmd nálægt aflpinna IC.Hins vegar er þetta ekki endir vandans.Vegna takmarkaðrar tíðnisvörunar þéttisins er ómögulegt fyrir þéttann að framleiða það harmóníska afl sem þarf til að keyra IC úttakið hreint á öllu tíðnisviðinu.Að auki mun tímabundin spenna sem myndast á rafmagnsrútunni valda spennufalli á báðum endum inductance aftengingarleiðarinnar.Þessar skammspennuspennur eru helstu algengustu EMI-truflanir.Hvernig getum við leyst þessi vandamál?
Þegar um er að ræða IC á hringrásarborðinu okkar, má líta á afllagið í kringum IC sem góðan hátíðniþétta, sem getur safnað orkunni sem lekur af stakri þéttinum sem veitir hátíðniorku fyrir hreint framleiðsla.Að auki er inductance góðs afllags lítið, þannig að tímabundið merki sem er myndað af inductor er einnig lítið og dregur þannig úr sameiginlegu EMI.
Auðvitað verður tengingin á milli aflgjafalagsins og IC aflgjafa pinna að vera eins stutt og mögulegt er, vegna þess að hækkandi brún stafræna merkisins er hraðari og hraðari.Það er betra að tengja það beint við púðann þar sem IC power pinna er staðsett, sem þarf að ræða sérstaklega.
Til þess að stjórna venjulegri EMI verður afllagið að vera vel hannað par af afllögum til að hjálpa til við að aftengjast og hafa nægilega lága inductance.Sumir kunna að spyrja, hversu gott er það?Svarið fer eftir afllaginu, efninu á milli laganna og rekstrartíðni (þ.e. fall af IC-hækkunartíma).Almennt séð er bil afllaganna 6 mil og millilagið er FR4 efni, þannig að samsvarandi rýmd á hvern fertommu af kraftlagi er um 75pF.Augljóslega, því minna sem lagbilið er, því stærra er rýmd.
Það eru ekki mörg tæki með hækkunartíma 100-300ps, en samkvæmt núverandi þróunarhraða IC munu tækin með hækkunartíma á bilinu 100-300ps taka hátt hlutfall.Fyrir rafrásir með 100 til 300 PS hækkunartíma á 3 mil lagabil ekki lengur við fyrir flest forrit.Á þeim tíma er nauðsynlegt að samþykkja delamination tæknina með millilagsbilinu minna en 1 mil, og skipta um FR4 dielectric efni með efni með háum dilectric fasta.Nú getur keramik og pottaplast uppfyllt hönnunarkröfur 100 til 300ps hækkunartímarása.
Þótt ný efni og aðferðir kunni að verða notuð í framtíðinni, duga algengar 1 til 3 ns hækkunartímarásir, 3 til 6 mil lagabil og FR4 raforkuefni venjulega til að meðhöndla hágæða harmonikk og gera skammvinn merki nógu lág, þ.e. , Common mode EMI má minnka mjög lágt.Í þessari grein er hönnunardæmið um PCB lagskipt stöflun gefið og gert er ráð fyrir að lagabilið sé 3 til 6 mil.
rafsegulvörn
Frá sjónarhóli merkjaleiðar ætti góð lagskipting að vera að setja öll merkjaspor í eitt eða fleiri lög, sem eru við hlið afllagsins eða jarðplansins.Fyrir aflgjafa ætti góð lagskipting að vera sú að afllagið sé við hlið jarðplansins og fjarlægðin milli raflagsins og jarðplansins ætti að vera eins lítil og mögulegt er, sem er það sem við köllum „lagskipting“ stefnuna.
PCB stafla
Hvers konar stöflunarstefna getur hjálpað til við að verja og bæla EMI?Eftirfarandi lagskipt stöflun gerir ráð fyrir að aflgjafastraumurinn flæði á einu lagi og að einni spennu eða mörgum spennum sé dreift í mismunandi hluta sama lags.Fjallað verður um tilfelli margra orkulaga síðar.
4 laga plata
Það eru nokkur hugsanleg vandamál við hönnun 4-laga lagskipt.Í fyrsta lagi, jafnvel þó að merkjalagið sé í ytra lagi og kraft- og jarðplanið í innra lagi, þá er fjarlægðin milli kraftlagsins og jarðplansins enn of stór.
Ef kostnaðarkrafan er sú fyrsta, koma eftirfarandi tveir kostir til greina við hefðbundið 4-laga borð.Báðir þeirra geta bætt EMI bælinguna, en þeir eru aðeins hentugir fyrir tilvik þar sem þéttleiki íhlutanna á borðinu er nógu lítill og það er nóg svæði í kringum íhlutina (til að setja nauðsynlega koparhúð fyrir aflgjafa).
Hið fyrra er valið kerfi.Ytri lögin af PCB eru öll lög og miðlögin tvö eru merkja- / afllög.Aflgjafinn á merkjalaginu er fluttur með breiðum línum, sem gerir brautarviðnám aflgjafastraums lágt og viðnám merkismíkróstripsbrautar lágt.Frá sjónarhóli EMI-stýringar er þetta besta 4-laga PCB uppbyggingin sem völ er á.Í öðru kerfinu ber ytra lagið kraftinn og jörðina og miðlagið tvö ber merkið.Í samanburði við hefðbundið 4-laga borð er endurbótin á þessu kerfi minni og millilagsviðnámið er ekki eins gott og hefðbundið 4-laga borð.
Ef stjórna á viðnám raflagna ætti ofangreint stöflunarkerfi að vera mjög varkárt til að leggja raflögnina undir kopareyju aflgjafa og jarðtengingar.Að auki ætti kopareyjan á aflgjafa eða stratum að vera samtengd eins mikið og mögulegt er til að tryggja tengingu milli DC og lágtíðni.
6 laga diskur
Ef þéttleiki íhlutanna á 4-laga borðinu er stór er 6-laga platan betri.Hins vegar eru hlífðaráhrif sumra stöflunarkerfa við hönnun 6-laga borðs ekki nógu góð og skammvinnt merki rafmagnsrútunnar minnkar ekki.Hér að neðan er fjallað um tvö dæmi.
Í fyrra tilvikinu er aflgjafinn og jörðin sett í annað og fimmta lag í sömu röð.Vegna mikillar viðnáms koparklædds aflgjafa er mjög óhagstætt að stjórna venjulegri EMI geislun.Hins vegar, frá sjónarhóli merkjaviðnámsstýringar, er þessi aðferð mjög rétt.
Í öðru dæminu eru aflgjafar og jörð sett í þriðja og fjórða lag í sömu röð.Þessi hönnun leysir vandamál með koparklæddu viðnám aflgjafa.Vegna lélegrar rafsegulvörnunarárangurs lags 1 og lags 6 eykst mismunadrifshamur EMI.Ef fjöldi merkjalína á ytri lögunum tveimur er minnstur og lengd línanna er mjög stutt (minna en 1/20 af hæstu harmonic bylgjulengd merkisins), getur hönnunin leyst vandamálið með mismunadrifsham EMI.Niðurstöðurnar sýna að bæling á mismunadrifsstillingu EMI er sérstaklega góð þegar ytra lagið er fyllt með kopar og koparhúðað svæðið er jarðað (á 1 / 20 bylgjulengdarbili).Sem fyrr segir skal leggja kopar
Birtingartími: 29. júlí 2020
