Vai jūs zināt, kā atrisināt EMI problēmu, izstrādājot daudzslāņu PCB?
Ļauj man tev pateikt!
Ir daudz veidu, kā atrisināt EMI problēmas.Mūsdienu EMI slāpēšanas metodes ietver: EMI slāpēšanas pārklājuma izmantošanu, atbilstošu EMI slāpēšanas daļu izvēli un EMI simulācijas dizainu.Pamatojoties uz visvienkāršāko PCB izkārtojumu, šajā rakstā ir apskatīta PCB skursteņa funkcija EMI starojuma kontrolē un PCB projektēšanas prasmes.
barošanas autobuss
IC izejas sprieguma lēcienu var paātrināt, novietojot atbilstošu kapacitāti pie IC barošanas tapas.Tomēr ar to problēma vēl nav beigusies.Kondensatora ierobežotās frekvences reakcijas dēļ kondensators nevar ģenerēt harmonisko jaudu, kas nepieciešama, lai tīri vadītu IC izvadi visā frekvenču joslā.Turklāt pārejošais spriegums, kas veidojas uz jaudas kopnes, izraisīs sprieguma kritumu abos atsaistes ceļa induktivitātes galos.Šie pārejošie spriegumi ir galvenie kopējā režīma EMI traucējumu avoti.Kā mēs varam atrisināt šīs problēmas?
Mūsu shēmas plates IC gadījumā strāvas slāni ap IC var uzskatīt par labu augstfrekvences kondensatoru, kas var savākt enerģiju, kas noplūst no diskrētā kondensatora, kas nodrošina augstfrekvences enerģiju tīrai izvadei.Turklāt laba jaudas slāņa induktivitāte ir maza, tāpēc arī pārejas signāls, ko sintezē induktors, ir mazs, tādējādi samazinot kopējā režīma EMI.
Protams, savienojumam starp barošanas slāni un IC barošanas avota tapu jābūt pēc iespējas īsākam, jo digitālā signāla augošā mala ir arvien ātrāka.Labāk ir savienot to tieši ar paliktni, kur atrodas IC barošanas tapa, kas jāapspriež atsevišķi.
Lai kontrolētu kopējā režīma EMI, jaudas slānim ir jābūt labi izstrādātam jaudas slāņu pārim, lai palīdzētu atdalīties un tam būtu pietiekami zema induktivitāte.Daži cilvēki var jautāt, cik tas ir labi?Atbilde ir atkarīga no jaudas slāņa, materiāla starp slāņiem un darbības frekvences (ti, IC pieauguma laika funkcija).Parasti jaudas slāņu atstatums ir 6 mil, un starpslānis ir FR4 materiāls, tāpēc ekvivalentā jaudas slāņa kapacitāte uz kvadrātcollu ir aptuveni 75 pF.Acīmredzot, jo mazāks ir slāņu atstatums, jo lielāka kapacitāte.
Nav daudz ierīču ar kāpuma laiku 100-300ps, taču saskaņā ar pašreizējo IC attīstības ātrumu ierīces ar pieauguma laiku diapazonā no 100-300ps aizņems lielu daļu.Shēmām ar 100 līdz 300 PS pieauguma laiku lielākajai daļai lietojumu vairs nav piemērojams 3 milj.Tajā laikā ir jāpieņem atslāņošanās tehnoloģija ar atstarpi starp slāņiem, kas ir mazāki par 1 milu, un jāaizstāj FR4 dielektriskais materiāls ar materiālu ar augstu dielektrisko konstanti.Tagad keramika un plastmasa var atbilst 100 līdz 300 ps pieauguma laika ķēžu konstrukcijas prasībām.
Lai gan nākotnē var tikt izmantoti jauni materiāli un metodes, parastās 1 līdz 3 ns pieauguma laika ķēdes, 3 līdz 6 milimetru slāņa atstatums un FR4 dielektriskie materiāli parasti ir pietiekami, lai apstrādātu augstākās klases harmonikas un padarītu pārejas signālus pietiekami zemus, tas ir, , kopējā režīma EMI var samazināt ļoti zemu.Šajā rakstā ir sniegts PCB slāņu sakraušanas dizaina piemērs, un tiek pieņemts, ka slāņu atstatums ir no 3 līdz 6 milj.
elektromagnētiskais ekranējums
No signāla maršrutēšanas viedokļa labai slāņošanas stratēģijai vajadzētu būt visu signāla pēdu novietošanai vienā vai vairākos slāņos, kas atrodas blakus jaudas slānim vai zemes plaknei.Strāvas padevei labai slāņošanas stratēģijai vajadzētu būt tādai, ka strāvas slānis atrodas blakus iezemētajai plaknei, un attālumam starp barošanas slāni un iezemēto plakni jābūt pēc iespējas mazākam, ko mēs saucam par “slāņošanas” stratēģiju.
PCB kaudze
Kāda veida sakraušanas stratēģija var palīdzēt aizsargāt un nomākt EMI?Sekojošā slāņu sakraušanas shēma pieņem, ka barošanas avota strāva plūst vienā slānī un ka viens spriegums vai vairāki spriegumi ir sadalīti dažādās viena slāņa daļās.Vairāku jaudas slāņu gadījums tiks apspriests vēlāk.
4 kārtu plāksne
4 slāņu laminātu projektēšanā ir dažas iespējamās problēmas.Pirmkārt, pat ja signāla slānis atrodas ārējā slānī un jauda un zemes plakne atrodas iekšējā slānī, attālums starp strāvas slāni un iezemēto plakni joprojām ir pārāk liels.
Ja izmaksu prasība ir pirmā, var apsvērt šādas divas alternatīvas tradicionālajai 4 slāņu plāksnei.Abi no tiem var uzlabot EMI slāpēšanas veiktspēju, taču tie ir piemēroti tikai gadījumam, ja komponentu blīvums uz plates ir pietiekami zems un ap komponentiem ir pietiekami daudz vietas (lai novietotu nepieciešamo vara pārklājumu strāvas padevei).
Pirmā ir vēlamā shēma.PCB ārējie slāņi ir visi slāņi, un divi vidējie slāņi ir signāla / jaudas slāņi.Strāvas padeve signāla slānī ir virzīta ar platām līnijām, kas padara barošanas avota strāvas ceļa pretestību zemu un signāla mikrosloksnes ceļa pretestību zemu.No EMI kontroles viedokļa šī ir labākā pieejamā 4 slāņu PCB struktūra.Otrajā shēmā ārējais slānis nes jaudu un zemi, un divi vidējie slāņi nes signālu.Salīdzinot ar tradicionālo 4 slāņu plāksni, šīs shēmas uzlabojums ir mazāks, un starpslāņu pretestība nav tik laba kā tradicionālajai 4 slāņu plāksnei.
Ja ir jākontrolē vadu pretestība, iepriekšminētajai sakraušanas shēmai jābūt ļoti uzmanīgai, lai vadu novietotu zem barošanas avota un zemējuma vara salas.Turklāt, lai nodrošinātu savienojamību starp līdzstrāvu un zemo frekvenci, barošanas avota vai slāņa vara saliņai jābūt pēc iespējas vairāk savstarpēji savienotai.
6 kārtu plāksne
Ja 4 slāņu plātnes komponentu blīvums ir liels, 6 slāņu plāksne ir labāka.Tomēr dažu kraušanas shēmu ekranēšanas efekts 6 slāņu plates dizainā nav pietiekami labs, un strāvas kopnes pārejošais signāls netiek samazināts.Tālāk ir apskatīti divi piemēri.
Pirmajā gadījumā barošanas avots un zemējums tiek novietoti attiecīgi otrajā un piektajā slānī.Vara pārklāta barošanas avota augstās pretestības dēļ ir ļoti nelabvēlīgi kontrolēt kopējā režīma EMI starojumu.Tomēr no signāla pretestības kontroles viedokļa šī metode ir ļoti pareiza.
Otrajā piemērā barošanas avots un zemējums ir novietoti attiecīgi trešajā un ceturtajā slānī.Šis dizains atrisina problēmu ar vara pārklājumu barošanas avota pretestībai.Tā kā 1. un 6. slāņa elektromagnētiskā ekranēšana ir slikta, palielinās diferenciālā režīma EMI.Ja signāla līniju skaits abos ārējos slāņos ir vismazākais un līniju garums ir ļoti īss (mazāk nekā 1/20 no signāla augstākā harmoniskā viļņa garuma), dizains var atrisināt diferenciālā režīma EMI problēmu.Rezultāti liecina, ka diferenciālā režīma EMI slāpēšana ir īpaši laba, ja ārējais slānis ir piepildīts ar varu un vara pārklājuma laukums ir iezemēts (ik pēc 1/20 viļņa garuma intervāla).Kā minēts iepriekš, var ieklāt
Izlikšanas laiks: 29. jūlijs 2020
