Si për të zgjidhur problemin EMI në hartimin PCB Multilayer?

A e dini se si ta zgjidhni problemin EMI kur hartoni PCB me shumë shtresa?

Më lejoni t'ju them!

Ka shumë mënyra për të zgjidhur problemet e EMI. Metodat moderne të shtypjes EMI përfshijnë: përdorimin e veshjes së shtypjes EMI, zgjedhjen e pjesëve të përshtatshme të shtypjes së EMI dhe modelin e simulimit të EMI. Bazuar në paraqitjen më themelore të PCB, ky punim diskuton funksionin e pirgut PCB në kontrollimin e rrezatimit EMI dhe aftësitë e dizajnimit të PCB.

autobus energjie

Hedhja e tensionit në dalje të IC mund të përshpejtohet duke vendosur kapacitet të përshtatshëm pranë kunjit të fuqisë së IC. Sidoqoftë, ky nuk është fundi i problemit. Për shkak të reagimit të kufizuar të frekuencës së kondensatorit, është e pamundur që kondensatori të gjenerojë fuqinë harmonike të nevojshme për të drejtuar daljen e IC-së në brezin e frekuencës së plotë. Përveç kësaj, voltazhi kalimtar i formuar në autobusin e rrymës do të shkaktojë rënie të tensionit në të dy skajet e induktivitetit të rrugës së shkëputjes. Këto tensione kalimtare janë burimet kryesore të ndërhyrjes EMI në mënyrën kryesore të zakonshme. Si mund t'i zgjidhim këto probleme?

Në rastin e IC në bordin tonë qark, shtresa e rrymës rreth IC mund të konsiderohet si një kondensator i mirë me frekuencë të lartë, i cili mund të mbledh energjinë e lëshuar nga kondensatori diskret që siguron energji me frekuencë të lartë për dalje të pastër. Përveç kësaj, induktanca e një shtrese të mirë të energjisë është e vogël, kështu që sinjali kalimtar i sintetizuar nga induktori është gjithashtu i vogël, duke zvogëluar kështu mënyrën e zakonshme EMI.

Sigurisht që lidhja midis shtresës së furnizimit me energji elektrike dhe pinit të furnizimit me energji IC duhet të jetë sa më e shkurtër që të jetë e mundur, sepse buza në rritje e sinjalit dixhital është më e shpejtë dhe më e shpejtë. Shtë më mirë ta lidhni atë direkt me jastëkun ku ndodhet kunji i rrymës IC, i cili duhet të diskutohet veçmas.

Në mënyrë që të kontrollohet EMI i mënyrës së zakonshme, shtresa e energjisë duhet të jetë një palë shtresash energjie e projektuar mirë për të ndihmuar në shkëputjen dhe të ketë një induktancë mjaft të ulët. Disa njerëz mund të pyesin, sa e mirë është? Përgjigja varet nga shtresa e energjisë, materiali midis shtresave dhe frekuenca e funksionimit (dmth., Një funksion i kohës së ngritjes së IC). Në përgjithësi, hapësira e shtresave të rrymës është 6mil, dhe interlayer është material FR4, kështu që kapaciteti ekuivalent për një inç katror të shtresës së energjisë është rreth 75pF. Natyrisht, sa më i vogël të jetë hapësira e shtresës, aq më i madh është kapaciteti.

Nuk ka shumë pajisje me një kohë të ngritjes prej 100-300ps, por sipas shkallës aktuale të zhvillimit të IC, pajisjet me kohë ngritjeje në intervalin 100-300ps do të zënë një proporcion të lartë. Për qarqet me kohë ngritjeje 100 deri 300 PS, ndarja e shtresave 3 mil. Nuk është më e zbatueshme për shumicën e aplikacioneve. Në atë kohë, është e nevojshme të përvetësohet teknologjia e delaminimit me hapësirën ndërmjet shtresave më pak se 1 milje dhe të zëvendësohet materiali dielektrik FR4 me materialin me konstante të lartë dielektrike. Tani, qeramika dhe plastika në vazo mund të plotësojnë kërkesat e projektimit të qarqeve të kohës së ngritjes prej 100 deri në 300ps.

Edhe pse materialet dhe metodat e reja mund të përdoren në të ardhmen, qarqet e zakonshme të rritjes 1 deri në 3 ns, ndarja e shtresave prej 3 deri në 6 mil, dhe materialet dielektrike FR4 janë zakonisht të mjaftueshme për të trajtuar harmonitë e nivelit të lartë dhe për të bërë sinjale kalimtare mjaftueshëm të ulëta, d.m.th. , mënyra e zakonshme EMI mund të reduktohet shumë ulët. Në këtë letër, është dhënë shembulli i modelimit të pirgjeve me shtresa PCB, dhe hapësira e shtresës supozohet të jetë 3 deri në 6 mil.

mbrojtje elektromagnetike

Nga pikëpamja e rrugëzimit të sinjalit, një strategji e mirë e shtresimit duhet të jetë vendosja e të gjitha gjurmëve të sinjalit në një ose më shumë shtresa, të cilat janë pranë shtresës së energjisë ose rrafshit të tokës. Për furnizimin me energji elektrike, një strategji e mirë e shtresimit duhet të jetë që shtresa e energjisë të jetë ngjitur me rrafshin e tokës, dhe distanca midis shtresës së rrymës dhe rrafshit të tokës duhet të jetë sa më e vogël, e cila është ajo që ne e quajmë strategjia e "shtresimit".

Pirg PCB

Çfarë lloj strategjie grumbullimi mund të ndihmojë në mbrojtjen dhe shtypjen e EMI? Skema e mëposhtme e grumbullimit të shtresuar supozon se rryma e furnizimit me energji rrjedh në një shtresë të vetme dhe se tension i vetëm ose tensione të shumëfishta shpërndahen në pjesë të ndryshme të së njëjtës shtresë. Rasti i shtresave të shumta të energjisë do të diskutohet më vonë.

Pllakë me 4 shtresa

Ekzistojnë disa probleme të mundshme në hartimin e petëzuarve me 4 shtresa. Para së gjithash, edhe nëse shtresa e sinjalit është në shtresën e jashtme dhe rrafshi i fuqisë dhe tokës janë në shtresën e brendshme, distanca midis shtresës së energjisë dhe rrafshit të tokës është ende shumë e madhe.

Nëse kërkesa e kostos është e para, mund të merren parasysh dy alternativat e mëposhtme ndaj bordit tradicional me 4 këshilla. Të dy mund të përmirësojnë performancën e shtypjes EMI, por ato janë të përshtatshme vetëm për rastin kur densiteti i përbërësve në tabelë është mjaft i ulët dhe ka hapësirë ​​të mjaftueshme rreth përbërësve (për të vendosur veshjen e kërkuar të bakrit për furnizimin me energji elektrike).

E para është skema e preferuar. Shtresat e jashtme të PCB janë të gjitha shtresat, dhe dy shtresat e mesme janë shtresa sinjal / fuqi. Furnizimi me energji elektrike në shtresën e sinjalit drejtohet me linja të gjera, gjë që e bën impedancën e rrugës së rrymës së furnizimit me energji të ulët dhe impedancën e shtegut të mikrostripit të sinjalit të ulët. Nga këndvështrimi i kontrollit EMI, kjo është struktura më e mirë PCB me 4 shtresa në dispozicion. Në skemën e dytë, shtresa e jashtme mbart fuqinë dhe tokën, dhe dy shtresa e mesme mbart sinjalin. Krahasuar me tabelën tradicionale me 4 shtresa, përmirësimi i kësaj skeme është më i vogël dhe rezistenca e plotë e shtresave nuk është aq e mirë sa ajo e bordit tradicional me 4 shtresa.

Nëse kontrollohet rezistenca e telave, skema e mësipërme e grumbullimit duhet të jetë shumë e kujdesshme për të vendosur instalime elektrike nën ishullin e bakrit të furnizimit me energji dhe tokëzim. Për më tepër, ishulli i bakrit në furnizimin me energji elektrike ose shtresa duhet të ndërlidhet sa më shumë që të jetë e mundur për të siguruar lidhjen midis DC dhe frekuencës së ulët.

Pjatë 6-copë

Nëse dendësia e përbërësve në tabelën me 4 shtresa është e madhe, pllaka me 6 shtresa është më e mirë. Sidoqoftë, efekti mbrojtës i disa skemave të grumbullimit në hartimin e bordit me 6 shtresa nuk është mjaft i mirë dhe sinjali kalimtar i autobusit të energjisë nuk zvogëlohet. Dy shembuj janë diskutuar më poshtë.

Në rastin e parë, furnizimi me energji elektrike dhe terreni vendosen përkatësisht në shtresat e dyta dhe të pesta. Për shkak të rezistencës së lartë të furnizimit me energji elektrike të veshur me bakër, është shumë e pafavorshme të kontrollohet rrezatimi EMI i modalitetit. Sidoqoftë, nga këndvështrimi i kontrollit të rezistencës së sinjalit, kjo metodë është shumë e saktë.

Në shembullin e dytë, furnizimi me energji elektrike dhe toka vendosen përkatësisht në shtresat e treta dhe të katërt. Ky model zgjidh problemin e rezistencës së veshur me bakër të furnizimit me energji elektrike. Për shkak të performancës së dobët të mbrojtjes elektromagnetike të shtresës 1 dhe shtresës 6, mënyra diferenciale EMI rritet. Nëse numri i linjave të sinjalit në dy shtresat e jashtme është më i vogël dhe gjatësia e linjave është shumë e shkurtër (më pak se 1/20 e gjatësisë më të madhe të valës harmonike të sinjalit), dizajni mund të zgjidhë problemin e mënyrës diferenciale EMI. Rezultatet tregojnë se shtypja e mënyrës diferenciale EMI është veçanërisht e mirë kur shtresa e jashtme është e mbushur me bakër dhe zona e veshur me bakër është e bazuar (çdo interval me gjatësi vale 1/20). Siç u përmend më lart, bakri do të vendoset


Koha e postimit: Korrik-29-2020