Да ли знате како да решите проблем ЕМИ када се дизајнира вишеслојна штампана плоча?
Да вам кажем!
Постоји много начина за решавање ЕМИ проблема.Модерне методе сузбијања ЕМИ укључују: коришћење премаза за сузбијање ЕМИ, одабир одговарајућих делова за сузбијање ЕМИ и дизајн симулације ЕМИ.На основу најосновнијег распореда ПЦБ-а, овај рад разматра функцију ПЦБ стека у контроли ЕМИ зрачења и вештинама пројектовања ПЦБ-а.
повер бус
Скок излазног напона ИЦ-а може се убрзати постављањем одговарајуће капацитивности близу прикључка напајања ИЦ-а.Међутим, ово није крај проблема.Због ограниченог фреквентног одзива кондензатора, немогуће је да кондензатор генерише хармонијску снагу потребну за чисто покретање ИЦ излаза у пуном фреквентном опсегу.Поред тога, прелазни напон формиран на магистрали за напајање ће изазвати пад напона на оба краја индуктивности пута за раздвајање.Ови пролазни напони су главни извори ЕМИ сметњи у уобичајеном моду.Како можемо да решимо ове проблеме?
У случају ИЦ-а на нашој плочи, слој напајања око ИЦ-а може се сматрати добрим високофреквентним кондензатором, који може прикупити енергију коју пропушта дискретни кондензатор који обезбеђује енергију високе фреквенције за чист излаз.Поред тога, индуктивност доброг слоја снаге је мала, тако да је прелазни сигнал синтетизован индуктором такође мали, чиме се смањује ЕМИ заједничког мода.
Наравно, веза између слоја напајања и пина напајања ИЦ мора бити што је могуће краћа, јер је растућа ивица дигиталног сигнала све бржа и бржа.Боље је да га повежете директно на подлогу на којој се налази пин за напајање ИЦ, о чему треба посебно разговарати.
Да би се контролисао ЕМИ у заједничком моду, слој напајања мора бити добро дизајниран пар слојева снаге који ће помоћи у раздвајању и имати довољно ниску индуктивност.Неки људи ће се можда питати колико је то добро?Одговор зависи од слоја снаге, материјала између слојева и радне фреквенције (тј. функције времена пораста ИЦ).Генерално, размак између слојева напајања је 6 мил, а међуслој је ФР4 материјал, тако да је еквивалентна капацитивност по квадратном инчу слоја напајања око 75 пФ.Очигледно, што је мањи размак слојева, то је већи капацитет.
Нема много уређаја са временом пораста од 100-300пс, али према тренутној стопи развоја ИЦ-а, уређаји са временом пораста у опсегу од 100-300пс ће заузимати висок удео.За кола са временом пораста од 100 до 300 ПС, размак слојева од 3 мил више није применљив за већину апликација.У то време, потребно је усвојити технологију раслојавања са међуслојним размаком мањим од 1 мил, и заменити ФР4 диелектрични материјал материјалом са високом диелектричном константом.Сада, керамика и пластика у посудама могу да задовоље захтеве дизајна кола са временом пораста од 100 до 300пс.
Иако се нови материјали и методе могу користити у будућности, уобичајена кола са временом пораста од 1 до 3 нс, размак између слојева од 3 до 6 мил и ФР4 диелектрични материјали су обично довољни за руковање врхунским хармоницима и довољно ниске пролазне сигнале, тј. , ЕМИ у уобичајеном режиму се може смањити на веома ниску.У овом раду је дат пример дизајна слојевитог слагања ПЦБ-а, а размак слојева се претпоставља да је 3 до 6 мил.
електромагнетна заштита
Са тачке гледишта рутирања сигнала, добра стратегија слојевитости треба да буде постављање свих трагова сигнала у један или више слојева, који су поред слоја напајања или уземљења.За напајање, добра стратегија слојевитости би требало да буде да је енергетски слој у близини уземљења, а растојање између слоја напајања и земаљске равни треба да буде што је могуће мање, што је оно што називамо стратегијом „слојевања“.
ПЦБ стацк
Која врста стратегије слагања може помоћи у заштити и сузбијању ЕМИ?Следећа шема слојевитог слагања претпоставља да струја напајања тече на једном слоју и да су један или више напона распоређени у различитим деловима истог слоја.Случај вишеструких слојева моћи ће бити разматран касније.
4-слојна плоча
Постоје неки потенцијални проблеми у дизајну 4-слојних ламината.Пре свега, чак и ако је слој сигнала у спољашњем слоју, а снага и уземљена раван су у унутрашњем слоју, растојање између слоја снаге и уземљења је и даље превелико.
Ако је захтев за трошковима први, могу се размотрити следеће две алтернативе традиционалној 4-слојној плочи.Оба могу да побољшају перформансе сузбијања ЕМИ, али су погодна само за случај када је густина компоненти на плочи довољно ниска и има довољно простора око компоненти (да се постави потребан бакарни премаз за напајање).
Прва је пожељна шема.Спољни слојеви ПЦБ-а су сви слојеви, а средња два слоја су слојеви сигнала/снаге.Напајање на слоју сигнала је рутирано широким линијама, што чини импедансу путање струје напајања ниском и импедансу микротракасте путање сигнала ниском.Из перспективе ЕМИ контроле, ово је најбоља 4-слојна ПЦБ структура доступна.У другој шеми, спољни слој носи снагу и уземљење, а средњи два слоја носи сигнал.У поређењу са традиционалном 4-слојном плочом, побољшање ове шеме је мање, а међуслојна импеданса није тако добра као код традиционалне 4-слојне плоче.
Ако треба контролисати импедансу ожичења, горња шема слагања треба да буде веома пажљива да се ожичење постави испод бакарног острва напајања и уземљења.Поред тога, острво бакра на напајању или слоју треба да буде међусобно повезано што је више могуће како би се обезбедила повезаност између једносмерне струје и ниске фреквенције.
6-слојна плоча
Ако је густина компоненти на 4-слојној плочи велика, 6-слојна плоча је боља.Међутим, ефекат заштите неких шема слагања у дизајну 6-слојне плоче није довољно добар, а прелазни сигнал магистрале напајања није смањен.Два примера су разматрана у наставку.
У првом случају, напајање и уземљење су постављени у други и пети слој.Због високе импедансе бакарног напајања, веома је неповољно контролисати ЕМИ зрачење у заједничком режиму.Међутим, са становишта контроле импедансе сигнала, овај метод је веома исправан.
У другом примеру, напајање и уземљење су постављени у трећи и четврти слој респективно.Овај дизајн решава проблем бакрене импедансе напајања.Због лоших перформанси електромагнетне заштите слоја 1 и слоја 6, диференцијални режим ЕМИ се повећава.Ако је број сигналних линија на два спољна слоја најмањи, а дужина линија веома кратка (мање од 1/20 највеће хармонијске таласне дужине сигнала), дизајн може да реши проблем диференцијалног режима ЕМИ.Резултати показују да је потискивање ЕМИ у диференцијалном моду посебно добро када је спољни слој испуњен бакром, а површина обложена бакром уземљена (сваких 1/20 интервала таласне дужине).Као што је горе поменуто, потребно је положити бакар
Време објаве: 29.07.2020
