A e dini se si ta zgjidhni problemin EMI kur dizajnoni PCB me shumë shtresa?
Më lejoni t'ju them!
Ka shumë mënyra për të zgjidhur problemet EMI.Metodat moderne të shtypjes së EMI përfshijnë: përdorimin e veshjes shtypëse EMI, zgjedhjen e pjesëve të përshtatshme të shtypjes së EMI dhe dizajnin e simulimit të EMI.Bazuar në paraqitjen më themelore të PCB-ve, ky punim diskuton funksionin e pirgut të PCB-ve në kontrollin e rrezatimit EMI dhe aftësitë e projektimit të PCB-ve.
autobus me energji elektrike
Kërcimi i tensionit të daljes së IC mund të përshpejtohet duke vendosur kapacitetin e duhur pranë kunjit të fuqisë së IC.Megjithatë, ky nuk është fundi i problemit.Për shkak të përgjigjes së kufizuar të frekuencës së kondensatorit, është e pamundur që kondensatori të gjenerojë fuqinë harmonike të nevojshme për të drejtuar pastër daljen IC në brezin e plotë të frekuencës.Për më tepër, tensioni kalimtar i formuar në autobusin e energjisë 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 të modalitetit të zakonshëm.Si mund t'i zgjidhim këto probleme?
Në rastin e IC në tabelën tonë të qarkut, shtresa e energjisë rreth IC mund të konsiderohet si një kondensator i mirë me frekuencë të lartë, i cili mund të mbledhë energjinë e rrjedhur nga kondensatori diskret që siguron energji me frekuencë të lartë për dalje të pastër.Përveç kësaj, induktiviteti i një shtrese të mirë fuqie është i vogël, kështu që sinjali kalimtar i sintetizuar nga induktori është gjithashtu i vogël, duke reduktuar kështu modalitetin e zakonshëm EMI.
Natyrisht, 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 skaji në rritje i sinjalit dixhital është gjithnjë e më i shpejtë.Është më mirë ta lidhni drejtpërdrejt me bllokun ku ndodhet kunja e rrymës IC, e cila duhet të diskutohet veçmas.
Në mënyrë që të kontrollohet EMI e modalitetit të përbashkët, shtresa e fuqisë duhet të jetë një çift i mirë-projektuar shtresash fuqie për të ndihmuar shkëputjen dhe për të pasur një induktivitet mjaft të ulët.Disa njerëz mund të pyesin, sa e mirë është?Përgjigja varet nga shtresa e fuqisë, materiali ndërmjet shtresave dhe frekuenca e funksionimit (dmth., një funksion i kohës së rritjes së IC).Në përgjithësi, distanca e shtresave të fuqisë është 6 mil, dhe ndërshtresa është material FR4, kështu që kapaciteti ekuivalent për inç katror të shtresës së fuqisë është rreth 75 pF.Natyrisht, sa më i vogël të jetë hapësira e shtresave, aq më i madh është kapaciteti.
Nuk ka shumë pajisje me një kohë rritjeje 100-300 ps, por sipas shkallës aktuale të zhvillimit të IC, pajisjet me kohë rritjeje në intervalin 100-300 ps do të zënë një proporcion të lartë.Për qarqet me ngritje prej 100 deri në 300 PS, hapësira 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 mil, dhe të zëvendësohet materiali dielektrik FR4 me materialin me konstante dielektrike të lartë.Tani, qeramika dhe plastika në vazo mund të plotësojnë kërkesat e projektimit të qarqeve të kohës së rritjes prej 100 deri në 300 ps.
Megjithëse materialet dhe metodat e reja mund të përdoren në të ardhmen, qarqet e zakonshme kohore të rritjes 1 deri në 3 ns, hapësira e shtresave 3 deri në 6 milje dhe materialet dielektrike FR4 zakonisht janë të mjaftueshme për të trajtuar harmonikë të nivelit të lartë dhe për të bërë sinjale kalimtare mjaft të ulëta, d.m.th. , modaliteti i zakonshëm EMI mund të reduktohet shumë ulët.Në këtë punim, jepet shembulli i projektimit të grumbullimit me shtresa PCB, dhe hapësira e shtresave supozohet të jetë 3 deri në 6 mil.
mbrojtje elektromagnetike
Nga pikëpamja e drejtimit të sinjalit, një strategji e mirë shtresimi duhet të jetë vendosja e të gjitha gjurmëve të sinjalit në një ose më shumë shtresa, të cilat janë pranë shtresës së fuqisë ose planit të tokës.Për furnizimin me energji elektrike, një strategji e mirë shtresimi duhet të jetë që shtresa e fuqisë të jetë ngjitur me rrafshin e tokës dhe distanca midis shtresës së fuqisë dhe rrafshit të tokës duhet të jetë sa më e vogël që të jetë e mundur, që është ajo që ne e quajmë strategjia e "shtresimit".
Raft PCB
Çfarë lloj strategjie grumbullimi mund të ndihmojë në mbrojtjen dhe shtypjen e EMI-së?Skema e mëposhtme e grumbullimit me shtresa supozon se rryma e furnizimit me energji rrjedh në një shtresë të vetme dhe se tensionet e vetme ose të shumëfishta shpërndahen në pjesë të ndryshme të së njëjtës shtresë.Rasti i shtresave të shumta të fuqisë do të diskutohet më vonë.
Pllakë me 4 shtresa
Ka disa probleme të mundshme në hartimin e laminateve 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 fuqisë dhe planit të tokës është ende shumë e madhe.
Nëse kërkesa për kosto është e para, mund të merren parasysh dy alternativat e mëposhtme për tabelën tradicionale me 4 shtresa.Të dyja mund të përmirësojnë performancën e shtypjes së EMI, por janë të përshtatshme vetëm për rastin kur dendësia e komponentëve në tabelë është mjaft e ulët dhe ka zonë të mjaftueshme rreth përbërësve (për të vendosur veshjen e nevojshme të bakrit për furnizimin me energji elektrike).
E para është skema e preferuar.Shtresat e jashtme të PCB janë të gjitha shtresa, dhe dy shtresat e mesme janë shtresa sinjali / fuqie.Furnizimi me energji në shtresën e sinjalit kalohet me linja të gjera, gjë që e bën të ulët rezistencën e rrugës së rrymës së furnizimit me energji dhe rezistencën e shtegut të mikroshiritit të sinjalit të ulët.Nga këndvështrimi i kontrollit EMI, kjo është struktura më e mirë e PCB me 4 shtresa në dispozicion.Në skemën e dytë, shtresa e jashtme mbart fuqinë dhe tokëzimin, dhe shtresa e mesme dy mbart sinjalin.Krahasuar me tabelën tradicionale me 4 shtresa, përmirësimi i kësaj skeme është më i vogël dhe impedanca e ndërshtresës nuk është aq e mirë sa ajo e tabelës tradicionale me 4 shtresa.
Nëse impedanca e instalimeve elektrike duhet të kontrollohet, skema e mësipërme e grumbullimit duhet të jetë shumë e kujdesshme për të vendosur instalimet elektrike nën ishullin e bakrit të furnizimit me energji dhe tokëzimit.Përveç kësaj, 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.
Pllakë me 6 shtresa
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 tabelës 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 toka vendosen përkatësisht në shtresën e dytë dhe të pestë.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 të përbashkët.Sidoqoftë, nga pikëpamja e kontrollit të impedancës së sinjalit, kjo metodë është shumë e saktë.
Në shembullin e dytë, furnizimi me energji elektrike dhe toka vendosen përkatësisht në shtresën e tretë dhe të katërt.Ky dizajn zgjidh problemin e impedancës së veshur me bakër të furnizimit me energji elektrike.Për shkak të performancës së dobët të mbrojtjes elektromagnetike të shtresës 1 dhe shtresës 6, modaliteti diferencial EMI rritet.Nëse numri i linjave të sinjalit në dy shtresat e jashtme është më i vogli dhe gjatësia e linjave është shumë e shkurtër (më pak se 1/20 e gjatësisë valore harmonike më të lartë të sinjalit), dizajni mund të zgjidhë problemin e modalitetit diferencial EMI.Rezultatet tregojnë se shtypja e modalitetit diferencial EMI është veçanërisht e mirë kur shtresa e jashtme është e mbushur me bakër dhe zona e veshur me bakër është e tokëzuar (çdo interval gjatësi vale 1/20).Siç u përmend më lart, do të shtrohet bakri
Koha e postimit: 29 korrik 2020
