Hogyan lehet megoldani az EMI problémát a többrétegű NYÁK-tervezésben?

Tudja, hogyan lehet megoldani az EMI problémát, ha többrétegű NYÁK-tervezés készül?

Hadd mondjam el!

Az EMI-problémák megoldásának számos módja van. A modern EMI elnyomási módszerek magukban foglalják: az EMI elnyomás bevonatának használatát, a megfelelő EMI elnyomás részek kiválasztását és az EMI szimuláció tervezését. A legegyszerűbb PCB-elrendezés alapján ez a cikk a PCB-verem funkcióját tárgyalja az EMI-sugárzás és a PCB-készítési készségek szabályozásában.

erő busz

Az IC kimeneti feszültség ugrása felgyorsítható, ha megfelelő kapacitást helyezünk az IC tápcsapjának közelében. Ezzel azonban még nem ért véget a probléma. A kondenzátor korlátozott frekvenciaválasza miatt lehetetlen, hogy a kondenzátor létrehozza az IC kimenet tiszta frekvenciaváltáshoz szükséges harmonikus teljesítményt a teljes frekvenciasávban. Ezenkívül a villamos buszon kialakuló tranziens feszültség feszültségesést okoz a leválasztási út induktivitásának mindkét végén. Ezek az átmeneti feszültségek a fő közös módú EMI interferencia források. Hogyan tudjuk megoldani ezeket a problémákat?

Az áramköri táblán lévő IC esetén az IC körüli energiaréteg jó nagyfrekvenciás kondenzátornak tekinthető, amely összegyűjti a diszkrét kondenzátor által kiszivárogtatott energiát, amely nagyfrekvenciás energiát biztosít a tiszta kimenethez. Ezenkívül a jó teljesítményréteg induktanciája kicsi, tehát az induktor által szintetizált tranziens jel szintén kicsi, ezáltal csökkentve a közös üzemmód EMI-jét.

Természetesen a tápegység réteg és az IC tápegység közötti kapcsolatnak a lehető legrövidebbnek kell lennie, mivel a digitális jel növekvő széle gyorsabb és gyorsabb. Jobb, ha közvetlenül az aljzathoz csatlakoztatja, ahol az IC tápcsapja található, amelyet külön meg kell vitatni.

A közös módú EMI vezérléséhez az energiaellátó rétegnek jól megtervezett erőrészpárnak kell lennie, amely elősegíti a szétválasztást és kellően alacsony induktivitással rendelkezik. Néhányan azt kérdezik, mennyire jó? A válasz a teljesítményrétegtől, a rétegek közötti anyagtól és a működési frekvenciától (azaz az IC emelkedési idejének függvénye) függ. Általában a teljesítményrétegek távolsága 6mil, és a közbenső réteg FR4 anyagból van, tehát az egyenértékű kapacitás egy teljesítményréteg négyzet hüvelykére számítva körülbelül 75pF. Nyilvánvaló, hogy minél kisebb a rétegköz, annál nagyobb a kapacitás.

Nincs sok olyan eszköz, amelynek emelkedési ideje 100-300ps, de az IC jelenlegi fejlődési üteme szerint a 100-300ps tartományba eső emelkedési idővel rendelkező eszközök nagy arányt fognak elfoglalni. 100-300 PS emelkedési idejű áramkörök esetében a 3 milliméteres rétegek közötti távolság már nem alkalmazható a legtöbb alkalmazásban. Abban az időben alkalmazni kell a leválasztási technológiát, amelynek a rétegek távolsága kevesebb, mint 1 ml, és az FR4 dielektromos anyagot fel kell cserélni a nagy dielektromos állandóval rendelkező anyagra. A kerámia és a cserepes műanyagok megfelelhetnek a 100–300ps-os növekedési idõ áramkörök tervezési követelményeinek.

Bár új anyagokat és módszereket lehet használni a jövőben, a szokásos 1-3 n emelkedési idő áramkörök, 3-6 milliméteres rétegek közötti távolság és az FR4 dielektromos anyagok általában elegendőek a csúcskategóriás harmonikusok kezeléséhez és az átmeneti jelek kellően alacsony szintjéhez, vagyis , a közös módú EMI nagyon alacsonyra csökkenthető. Ebben a cikkben a PCB-rétegű egymásra rakási terv példáját mutatjuk be, és a rétegek távolságát feltételezzük, hogy 3–6 mil.

elektromágneses árnyékolás

A jelátvitel szempontjából egy jó rétegezési stratégia az, hogy az összes jelnyomot egy vagy több rétegbe helyezzük, amelyek a teljesítményréteg vagy az alaplap mellett vannak. Az energiaellátáshoz egy jó rétegstratégiának kell lennie, ha az energiaréteg az alaplap mellett helyezkedik el, és az energiaréteg és az alaplap közötti távolságnak a lehető legkisebbnek kell lennie, ezt nevezzük „rétegzési” stratégiának.

NYÁK-verem

Milyen halmozási stratégia segítheti az EMI védelmét és elnyomását? A következő réteges halmozási séma azt feltételezi, hogy az áramellátási áram egyetlen rétegben folyik, és hogy egyetlen feszültség vagy több feszültség oszlik el ugyanazon réteg különböző részein. A több energiaréteg esetét később tárgyaljuk.

4 rétegű lemez

Vannak potenciális problémák a négyrétegű laminátumok tervezésekor. Először is, még akkor is, ha a jelréteg a külső rétegben van, és az erő és az alap sík a belső rétegben helyezkedik el, a teljesítményréteg és az alaplap közötti távolság még mindig túl nagy.

Ha az első a költségigény, akkor a hagyományos négyrétegű tábla következő két alternatíváját mérlegelni lehet. Mindkettő javíthatja az EMI elnyomás teljesítményét, de csak akkor alkalmazhatók, amikor a táblán lévő alkatrészek sűrűsége elég alacsony, és az alkatrészek körül van elég terület (az energiaellátáshoz szükséges rézbevonat elhelyezése).

Az első az előnyben részesített séma. A NYÁK külső rétegei mind rétegek, és a középső két réteg jel / teljesítmény rétegek. A jelréteg tápellátását széles vonallal vezetik, ami alacsonyá teszi az áramellátás út impedanciáját és a jel mikroszalagú útjának impedanciáját. Az EMI vezérlés szempontjából ez a legjobb elérhető négyrétegű NYÁK-struktúra. A második sémában a külső réteg hordozza az erőt és a földet, a középső két réteg pedig a jelet hordozza. A hagyományos négyrétegű táblához képest ennek a sémanak a javulása kisebb, és a rétegek közötti impedancia nem olyan jó, mint a hagyományos négyrétegű lemezeknél.

Ha a huzalozás impedanciáját ellenőrizni kell, akkor a fenti egymásra helyezett sémának nagyon óvatosnak kell lennie, ha a vezetékeket az áramellátás és a földelés rézszigete alá helyezi. Ezenkívül az áramellátás vagy a réteg rézszigetet lehetőleg össze kell kapcsolni, hogy biztosítsák az egyenfeszültség és az alacsony frekvencia közötti kapcsolatot.

6 rétegű lemez

Ha a 4 rétegű táblán az alkatrészek sűrűsége nagy, akkor a 6 rétegű lemez jobb. Néhány egymásra rakási séma árnyékoló hatása a 6 rétegű tábla kialakításakor azonban nem elég jó, és a teljesítménybusz átmeneti jele nem csökken. Az alábbiakban két példát tárgyalunk.

Az első esetben az áramellátás és a föld a második, illetve az ötödik rétegbe kerül. A rézbevonatos tápegység nagy impedanciája miatt nagyon kedvezőtlen a közös üzemmódú EMI-sugárzás szabályozása. A jelimpedancia-szabályozás szempontjából azonban ez a módszer nagyon helyes.

A második példában az áramellátás és a föld a harmadik, illetve a negyedik rétegbe kerül. Ez a kialakítás megoldja az áramellátás rézbevonatú impedanciáját. Az 1. és a 6. réteg gyenge elektromágneses árnyékolási teljesítménye miatt a differenciál módú EMI növekszik. Ha a két külső rétegben a jelvonalak száma a legkevesebb, és a vonalak hossza nagyon rövid (a jel legmagasabb harmonikus hullámhosszának kevesebb mint 1/20-a), akkor a kialakítás meg tudja oldani a differenciálmódú EMI problémáját. Az eredmények azt mutatják, hogy a differenciálmódú EMI elnyomása különösen akkor jó, ha a külső réteget réz töltötte meg, és a réz borítású területét földelték (minden 1/20-es hullámhossz-intervallumonként). Mint fentebb említettük, rézréteget kell lerakni


Feladás ideje: július 29-2020