Hvernig á að leysa EMI vandamál í Multilayer PCB hönnun?

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 kúgun aðferðir fela í sér: að nota EMI kúgun húðun, velja viðeigandi EMI kúgun hluta og EMI uppgerð hönnun. Byggt á undirstöðu PCB skipulagsins fjallar þessi grein um virkni PCB stafla við að stjórna EMI geislun og PCB hönnunarhæfileika.

rafmagns strætó

Hægt er að flýta fyrir úttaksspennu stökk IC með því að setja viðeigandi rafrýmd nálægt aflstöng IC. Þetta er þó ekki endir vandans. Vegna takmarkaðrar tíðnisvörunar þéttisins er ómögulegt fyrir þéttann að búa til samhljómstyrk sem þarf til að keyra IC framleiðsluna hreint í öllu tíðnisviðinu. Að auki mun tímabundin spenna sem myndast á rafmagnsstrætó valda spennufalli í báðum endum hvatvísunar aftengingarleiðarinnar. Þessar tímabundnu spennur eru helstu algengu EMI truflanirnar. Hvernig getum við leyst þessi vandamál?

Þegar um er að ræða IC á hringrásarborðinu okkar má líta á kraftlagið umhverfis IC sem góðan hátíðni þétti, sem getur safnað orkunni sem lekinn er af stakri þéttinum sem veitir hátíðniorku fyrir hreina afköst. Að auki er inductance góðs raflags lítil, þannig að tímabundna merkið sem er búið til af inductorinu er einnig lítið, og dregur þannig úr almennum ham EMI.

Auðvitað, tengingin milli aflgjafa lagsins og IC aflgjafa pinnar verður að vera eins stutt og mögulegt er, vegna þess að hækkandi brún stafrænu merkisins er hraðari og hraðari. Það er betra að tengja það beint við púðann þar sem IC rafmagnspinninn er staðsettur, sem þarf að ræða sérstaklega.

Til að stjórna almennum ham EMI verður raflagið að vera vel hannað par af kraftlagum til að hjálpa við að afkaka og hafa nægilega lágan spólstöðu. Sumir geta spurt, hversu gott er það? Svarið veltur á afllaginu, efninu á milli laganna og rekstrartíðninni (þ.e. falli IC hækkunartíma). Almennt er bil raforkulaga 6 mílur og millilagið er FR4 efni, þannig að samsvarandi rýmd á hvern fermetra tommu af raflagi er um 75pF. Augljóslega, því minni lagsbil, því stærra er rýmd.

Það eru ekki mörg tæki með hækkunartíma 100-300ps en samkvæmt núverandi þróunartíðni IC munu tækin með hækkunartíma á bilinu 100-300ps taka mikið hlutfall. Fyrir hringrásir með 100 til 300 PS hækkunartíma er 3 mil laga bil ekki lengur við í flestum forritum. Á þeim tíma er það nauðsynlegt að nota delamineringartæknina með millilagsbilinu minna en 1 míl. Og skipta út FR4 dielectric efninu fyrir efnið fyrir hátt dielectric stöðugt. Nú geta keramik og pottað plastefni uppfyllt hönnunarkröfur 100 til 300 punda rásartíma.

Þó að ný efni og aðferðir megi nota í framtíðinni, þá eru algengar 1 til 3 ns hækkunartímar, 3 til 6 mil laga bil og FR4 dielectric efni venjulega nægjanleg til að takast á við háþróaða samhljóm og gera skammvinn merki nægilega lág, það er , hægt er að draga úr almennum ham EMI mjög lágt. Í þessari grein er hönnunardæmi PCB lagskiptra stafla gefið og gert er ráð fyrir að lag bil sé 3 til 6 mil.

rafsegulvörn

Frá sjónarhóli merkjaleiðbeiningar ætti góð lagskipting að vera að setja öll merki ummerki í eitt eða fleiri lög, sem eru við hliðina á afllaginu eða jörðuplaninu. Fyrir aflgjafa ætti góð lagskipulag að vera að raflagið liggur að jörðuplaninu og fjarlægðin milli raflagsins og jörðplansins ætti að vera eins lítil og mögulegt er, og það er það sem við köllum „lagskipting“.

PCB stafla

Hvers konar stöflunarstefna getur hjálpað til við að verja og bæla EMI? Eftirfarandi lagskipta stöflunarkerfi gerir ráð fyrir að straumur aflgjafa streymi um eitt lag og að einspenna eða margfeldi spenna dreifist í mismunandi hluta sama lagsins. Fjallað verður um mörg afllög síðar.

4-lags plata

Það eru nokkur möguleg vandamál við hönnun 4-lags lagskipta. Í fyrsta lagi, jafnvel þó að merkjalagið sé í ytra laginu og afl og jörðplanið séu í innra laginu, er fjarlægðin milli afllagsins og jarðplansins enn of stór.

Ef kostnaðarþörfin er sú fyrsta, er hægt að líta á eftirfarandi tvo valkosti við hina hefðbundnu 4-lags borð. Báðir geta þeir bætt frammistöðu EMI-kúgunarinnar, en þeir henta aðeins í tilfellinu þar sem þéttleiki íhlutanna á töflunni er nægur og nóg svæði er í kringum íhlutina (til að setja nauðsynlega koparhúðun fyrir aflgjafa).

Það fyrsta er valið kerfi. Ystu lög PCB eru öll lög og miðju tvö lögin eru merki / afl lög. Aflgjafinn á merkjaslaginu er færður með breiðum línum, sem gerir leiðarviðnám aflgjafa straumsins lágt og viðnám örmerkisstígs merkisins er lágt. Frá sjónarhóli EMI-stjórnunar er þetta besta 4 laga PCB uppbyggingin sem völ er á. Í öðru kerfinu ber ytra lagið afl og jörð og miðju tvö lagið ber merki. Í samanburði við hefðbundna fjögurra laga borð er endurbæting þessa kerfis minni, og viðnám milli laganna er ekki eins gott og á hefðbundnu 4 laga borðinu.

Ef stjórna skal raflögn viðnám, ætti ofangreind staflaáætlun að vera mjög varkár við að leggja raflögnina undir kopareyju aflgjafa og jarðtengingar. Að auki ætti kopareyjan á aflgjafa eða jarðlög að vera samtengd eins mikið og mögulegt er til að tryggja tengsl milli DC og lágtíðni.

6-lags plata

Ef þéttleiki íhlutanna á 4 laga borði er mikill er 6 laga platan betri. Hins vegar eru hlífðaráhrif sumra staflakerfa við hönnun 6-laga borðs ekki nægjanlega góð og tímabundin merki raforkubifreiða minnkar ekki. Tvö dæmi eru rædd hér á eftir.

Í fyrra tilvikinu er aflgjafinn og jörðin sett í annað og fimmta lagið í sömu röð. Vegna mikils viðnáms koparklædds aflgjafa er mjög óhagstætt að stjórna EMI geisluninni. Hins vegar, frá sjónarhóli stjórnunar merkis viðnám, er þessi aðferð mjög rétt.

Í öðru dæminu er aflgjafinn og jörðin sett í þriðja og fjórða lagið í sömu röð. Þessi hönnun leysir vandamál koparklæddrar viðnám aflgjafa. Vegna lélegrar rafsegulvarnarafkasta lags 1 og 6. lags eykst mismunur ham EMI. Ef fjöldi merkjalína á ytri lögunum tveimur er minnstur og lengd línanna er mjög stutt (innan við 1/20 af hæstu samhljómbylgjulengd merkisins), getur hönnunin leyst vandamál mismunadreifingar EMI. Niðurstöðurnar sýna að kúgun mismununarhamsins EMI er sérstaklega góð þegar ytra lagið er fyllt með kopar og koparklædda svæðið er jarðtengt (hvert 1/20 bylgjulengdabil). Eins og getið er hér að ofan skal leggja kopar


Pósttími: Júl-29-2020