Як вырашыць праблему EMI пры распрацоўцы шматслаёвай друкаванай платы?

Ці ведаеце вы, як вырашыць праблему EMI пры распрацоўцы шматслаёвай друкаванай платы?

Дазвольце мне сказаць вам!

Ёсць шмат спосабаў вырашыць праблемы EMI.Сучасныя метады падаўлення электрамагнітных перашкод ўключаюць у сябе: выкарыстанне пакрыцця для падаўлення электрамагнітных перашкод, выбар адпаведных дэталяў для падаўлення электрамагнітных перашкод і праект мадэлявання электрамагнітных перашкод.Грунтуючыся на самай асноўнай кампаноўцы друкаванай платы, у гэтым артыкуле абмяркоўваецца функцыя стэка друкаванай платы ў кіраванні выпраменьваннем электрамагнітных перашкод і навыкі праектавання друкаванай платы.

сілавы аўтобус

Скачок выхаднога напружання мікрасхемы можа быць паскораны, размясціўшы адпаведную ёмістасць побач з штыфтам харчавання мікрасхемы.Аднак гэта не канец праблемы.З-за абмежаванай частотнай характарыстыкі кандэнсатара немагчыма, каб кандэнсатар генераваў гармонічную магутнасць, неабходную для чыстага кіравання выхадам мікрасхемы ва ўсёй паласе частот.Акрамя таго, пераходнае напружанне, якое ўтвараецца на шыне сілкавання, выкліча падзенне напружання на абодвух канцах індуктыўнасці шляху развязкі.Гэтыя пераходныя напружання з'яўляюцца асноўнымі крыніцамі перашкод EMI агульнага рэжыму.Як мы можам вырашыць гэтыя праблемы?

У выпадку мікрасхемы на нашай друкаванай плаце сілавы пласт вакол мікрасхемы можна разглядаць як добры высокачашчынны кандэнсатар, які можа збіраць энергію, якая выцякае з дыскрэтнага кандэнсатара, які забяспечвае высокачашчынную энергію для чыстага выхаду.Акрамя таго, індуктыўнасць добрага сілавога пласта невялікая, таму пераходны сігнал, сінтэзаваны індуктарам, таксама малы, што зніжае сінфазныя электрамагнітныя перашкоды.

Зразумела, злучэнне паміж узроўнем сілкавання і кантактам сілкавання мікрасхемы павінна быць як мага карацейшым, таму што нарастаючы фронт лічбавага сігналу праходзіць усё хутчэй і хутчэй.Лепш падключаць яго непасрэдна да пляцоўкі, дзе знаходзіцца штыфт харчавання IC, пра што трэба пагаварыць асобна.

Каб кантраляваць сінфазныя электрамагнітныя пашкоджанні, сілавы ўзровень павінен быць добра прадуманай парай сілавых слаёў, якія спрыяюць развязцы і маюць дастаткова нізкую індуктыўнасць.Некаторыя людзі могуць спытаць, наколькі гэта добра?Адказ залежыць ад сілавога ўзроўню, матэрыялу паміж пластамі і працоўнай частаты (г.зн. функцыя часу нарастання IC).Увогуле, адлегласць паміж сілавымі пластамі складае 6 мілі, а прамежкавы пласт - матэрыял FR4, таму эквівалентная ёмістасць на квадратны цаля сілавога пласта складае каля 75 пФ.Відавочна, што чым меншая адлегласць паміж пластамі, тым большая ёмістасць.

Ёсць не так шмат прылад з часам нарастання 100-300 пс, але ў адпаведнасці з бягучымі тэмпамі развіцця IC прылады з часам нарастання ў дыяпазоне 100-300 пс будуць займаць вялікую долю.Для ланцугоў з часам нарастання ад 100 да 300 PS інтэрвал паміж пластамі ў 3 міль больш непрыдатны для большасці прыкладанняў.У той час неабходна прыняць тэхналогію расслаення з інтэрвалам паміж пластамі менш за 1 міл і замяніць дыэлектрычны матэрыял FR4 на матэрыял з высокай дыэлектрычнай пранікальнасцю.Цяпер кераміка і пластмасавыя вырабы ў гаршках могуць адпавядаць канструктыўным патрабаванням ланцугоў з часам нарастання ад 100 да 300 пс.

Нягледзячы на ​​тое, што ў будучыні могуць быць выкарыстаны новыя матэрыялы і метады, звычайных ланцугоў з часам нарастання ад 1 да 3 нс, інтэрвалам паміж слаямі ад 3 да 6 міляў і дыэлектрычных матэрыялаў FR4 звычайна дастаткова, каб апрацоўваць высокія гармонікі і зрабіць пераходныя сігналы дастаткова нізкімі, г.зн. , агульны рэжым EMI можа быць зніжаны вельмі нізка.У гэтым артыкуле даецца прыклад распрацоўкі шматслаёвай кладкі друкаванай платы, а адлегласць паміж слаямі лічыцца ад 3 да 6 міль.

электрамагнітнае экранаванне

З пункту гледжання маршрутызацыі сігналу, добрай стратэгіяй напластавання павінна быць размяшчэнне ўсіх слядоў сігналу ў адзін або некалькі слаёў, якія знаходзяцца побач з узроўнем харчавання або плоскасцю зазямлення.Для электразабеспячэння добрая стратэгія напластавання павінна заключацца ў тым, што сілавы ўзровень знаходзіцца побач з зазямленнем, а адлегласць паміж сілавым узроўнем і зазямленнем павінна быць як мага меншай, што мы называем стратэгіяй «наслаення».

Стэк друкаваных плат

Якая стратэгія стэкінгу можа дапамагчы абараніць і здушыць EMI?Наступная шматслойная схема стэкавання мяркуе, што ток крыніцы харчавання цячэ па адным пласце і што адно напружанне або некалькі напружанняў размяркоўваюцца ў розных частках аднаго пласта.Выпадак некалькіх узроўняў улады будзе абмяркоўвацца пазней.

4-слойная пліта

Існуюць некаторыя патэнцыйныя праблемы ў канструкцыі 4-слойнага ламінату.Перш за ўсё, нават калі сігнальны ўзровень знаходзіцца ў вонкавым пласце, а сілавая плоскасць і плоскасць зазямлення знаходзяцца ва ўнутраным слоі, адлегласць паміж сілавым узроўнем і плоскасцю зазямлення ўсё роўна занадта вялікая.

Калі патрабаванне да кошту з'яўляецца першым, можна разгледзець дзве наступныя альтэрнатывы традыцыйнай 4-слойнай дошцы.Абодва яны могуць палепшыць характарыстыкі падаўлення электрамагнітных перашкод, але падыходзяць толькі ў выпадку, калі шчыльнасць кампанентаў на плаце досыць нізкая і вакол кампанентаў дастаткова плошчы (для размяшчэння неабходнага меднага пакрыцця для харчавання).

Першая - пераважная схема.Знешнія пласты друкаванай платы - гэта ўсе пласты, а два сярэднія пласты - сігнальныя / сілавыя.Крыніца сілкавання на ўзроўні сігналу пракладваецца шырокімі лініямі, што робіць нізкім імпеданс шляху току крыніцы харчавання і нізкі імпеданс мікрапалоскавага шляху сігналу.З пункту гледжання кантролю электрамагнітных перашкод, гэта лепшая 4-слаёвая структура друкаванай платы.У другой схеме знешні пласт нясе харчаванне і зямлю, а два сярэднія пласты - сігнал.У параўнанні з традыцыйнай 4-слаёвай платай, удасканаленне гэтай схемы меншае, а міжслаёвы імпеданс не такі добры, як у традыцыйнай 4-слаёвай платы.

Калі імпеданс праводкі трэба кантраляваць, прыведзеная вышэй схема кладкі павінна быць вельмі асцярожнай, каб пракласці праводку пад медным востравам крыніцы харчавання і зазямлення.Акрамя таго, медны востраў на крыніцы харчавання або пласце павінен быць максімальна злучаны паміж сабой, каб забяспечыць сувязь паміж пастаянным токам і нізкай частатой.

6-слойная пліта

Калі шчыльнасць кампанентаў на 4-слойнай дошцы вялікая, 6-слаёвая пліта лепш.Аднак эфект экранавання некаторых схем кладкі ў канструкцыі 6-слаёвай платы недастаткова добры, і пераходны сігнал шыны харчавання не зніжаецца.Два прыклады разглядаюцца ніжэй.

У першым выпадку крыніца харчавання і зазямленне размяшчаюцца ў другім і пятым пластах адпаведна.З-за высокага імпедансу меднага блока харчавання кантраляваць выпраменьванне синфазных электромагнітных памех вельмі неспрыяльна.Аднак з пункту гледжання кантролю імпедансу сігналу гэты спосаб вельмі правільны.

У другім прыкладзе крыніца харчавання і зазямленне размешчаны ў трэцім і чацвёртым пластах адпаведна.Гэтая канструкцыя вырашае праблему меднага імпедансу крыніцы харчавання.З-за дрэннага электрамагнітнага экранавання пласта 1 і пласта 6 павялічваецца EMI дыферэнцыяльнага рэжыму.Калі колькасць сігнальных ліній на двух вонкавых пластах найменшая, а даўжыня ліній вельмі кароткая (менш за 1/20 самай высокай гарманічнай даўжыні хвалі сігналу), канструкцыя можа вырашыць праблему дыферэнцыяльнага рэжыму EMI.Вынікі паказваюць, што падаўленне дыферэнцыяльнага рэжыму EMI асабліва добрае, калі вонкавы пласт запоўнены меддзю, а медная абалонка заземлена (кожныя 1/20 інтэрвалу даўжыні хвалі).Як было сказана вышэй, трэба ўкладваць медзь


Час публікацыі: 29 ліпеня 2020 г