Kiel solvi EMI-problemon en plurkapa PCB-dezajno?

Ĉu vi scias kiel solvi la EMI-problemon kiam mult-tavola PCB-desegno?

Mi diru al vi!

Estas multaj manieroj solvi EMI-problemojn. Modernaj EMI-subpremadmetodoj inkluzivas: uzado de EMI-subpremadvesto, selektado de taŭgaj EMI-subpremaj partoj kaj EMI-simuladdezajno. Surbaze de la plej baza PCB-aranĝo, ĉi tiu artikolo diskutas la funkcion de PCB-stako en kontrolado de EMI-radiado kaj PCB-desegnaj kapabloj.

potenca buso

La eliga tensia salto de IC povas esti akcelita metante taŭgan kapacitancon proksime al la potenca pinglo de IC. Tamen ĉi tio ne estas la fino de la problemo. Pro la limigita frekvenca respondo de la kondensilo, estas neeble por la kondensilo generi la harmonian potencon bezonatan por stiri la IC-eliron pure en la plenan frekvencan bandon. Krome, la pasema tensio formita sur la potenca buso kaŭzos tensian falon ĉe ambaŭ finoj de la induktanco de la disliga vojo. Ĉi tiuj pasemaj tensioj estas la ĉefaj komunaj reĝimaj interferaj fontoj. Kiel ni povas solvi ĉi tiujn problemojn?

En la kazo de IC sur nia cirkvitplato, la potenca tavolo ĉirkaŭ la IC povas esti konsiderata kiel bona frekvenca kondensilo, kiu povas kolekti la energion likitan de la diskreta kondensilo, kiu provizas altan frekvencan energion por pura eligo. Krome la induktanco de bona potenca tavolo estas malgranda, do la pasema signalo sintezita de la induktilo ankaŭ estas malgranda, tiel reduktante la komunan reĝimon EMI.

Kompreneble, la rilato inter la nutra tavolo kaj la IC-nutra pinglo devas esti kiel eble plej mallonga, ĉar la kreskanta rando de la cifereca signalo estas pli kaj pli rapida. Pli bone estas konekti ĝin rekte al la kuseneto, kie troviĝas la IC-potenca pinglo, kiu devas diskuti aparte.

Por kontroli komunan reĝimon EMI, la potenca tavolo devas esti bone desegnita paro de potencaj tavoloj por helpi disiĝi kaj havi sufiĉe malaltan induktancon. Iuj homoj povas demandi, kiel bona ĝi estas? La respondo dependas de la tavolo de potenco, la materialo inter la tavoloj kaj la funkcia frekvenco (t.e. funkcio de IC-suprenira tempo). Ĝenerale la interspaco de potencaj tavoloj estas 6mil, kaj la intertavolo estas FR4-materialo, do la ekvivalenta kapacitanco po kvadrata colo da potenca tavolo estas ĉirkaŭ 75pF. Evidente, ju pli malgranda la tavolo estas interspacigo, des pli granda la kapacitanco.

Ne estas multaj aparatoj kun altiĝotempo de 100-300ps, sed laŭ la nuna disvolva indico de IC, la aparatoj kun pliiĝtempo en la rango de 100-300ps okupos altan proporcion. Por cirkvitoj kun 100 ĝis 300 PS-altaj tempoj, 3 mil-tavolaj interspacoj ne plu aplikeblas por plej multaj aplikoj. Tiutempe necesas adopti la delaminadon kun la interplektaĵa interspaco malpli ol 1mil, kaj anstataŭigi la FR4-dielektran materialon per la materialo per alta dieléctrica konstanto. Nun, ceramiko kaj potaj plastoj povas plenumi la projektajn postulojn de 100 ĝis 300ps alttempaj cirkvitoj.

Kvankam novaj materialoj kaj metodoj povus esti uzataj en la estonteco, oftaj 1 ĝis 3 ns pliigas tempajn cirkvitojn, interspacojn de 3 ĝis 6 mil tavoloj kaj FR4 dielektrajn materialojn kutime sufiĉas por trakti altajn harmonikojn kaj fari transirajn signalojn sufiĉe malaltaj, tio estas , Komuna reĝimo EMI redukteblas tre malalte. En ĉi tiu papero, la dezajno ekzemplo de PCB-manteloj stokita estas donita, kaj la tavolo-interspaco supozas 3 al 6-mil.

elektromagneta ŝirmado

El vidpunkto de signaloj, bona tavoliga strategio devas esti meti ĉiujn spurojn de signalo en unu aŭ pluraj tavoloj, kiuj estas apud la potenca tavolo aŭ tera ebeno. Por provizado de energio, bona tavoliga strategio devas esti ke la potenca tavolo estu najbara al la tera ebeno, kaj la distanco inter la potenca tavolo kaj la tera ebeno estu kiel eble plej malgranda, kion ni nomas la strategio "tavoligado".

PCB-stako

Kio speco de stakiga strategio povas helpi ŝirmadon kaj subpremadon de EMI? La sekva mantela stakila skemo supozas, ke la akvokonduktilo fluas sur ununuran tavolon kaj ke unuopaj tensioj aŭ multoblaj tensioj estas distribuitaj en malsamaj partoj de la sama tavolo. La kazo de pluraj potencaj tavoloj estos diskutita poste.

4-fadena telero

Estas iuj eblaj problemoj en la projektado de 4-fadenaj lamenaroj. Unue, eĉ se la signala tavolo estas en la ekstera tavolo kaj la potenco kaj tera ebeno estas en la interna tavolo, la distanco inter la potenca tavolo kaj la tera ebeno estas ankoraŭ tro granda.

Se la kostpostulo estas la unua, oni povas konsideri la jenajn du alternativojn al la tradicia 4-fadena tabulo. Ambaŭ povas plibonigi la EMI-subpreman rendimenton, sed ili taŭgas nur por la kazo, kiam la denseco de la komponantoj sur la tabulo estas sufiĉe malalta kaj estas sufiĉe da areo ĉirkaŭ la komponantoj (por meti la bezonatan kupran tegaĵon por elektroprovizo).

La unua estas la preferata skemo. La eksteraj tavoloj de PCB estas ĉiuj tavoloj, kaj la mezaj du tavoloj estas signalaj / potencaj tavoloj. La nutrado sur la signala tavolo estas enrutigita per larĝaj linioj, kio igas la vojan impedancon de akvokonduka fluo malalta kaj la impedancon de signala mikrostrip-vojo. Laŭ la perspektivo de EMI-kontrolo, ĉi tiu estas la plej bona disponebla 4-tavola PCB-strukturo. En la dua skemo, la ekstera tavolo portas la potencon kaj teron, kaj la meza du tavolo portas la signalon. Kompare kun la tradicia 4-tavola tabulo, la plibonigo de ĉi tiu skemo estas pli malgranda, kaj la intertavola impedanco ne estas tiel bona kiel tiu de la tradicia 4-tavola tabulo.

Se oni devas regi la kablan impedancon, la supra stakila skemo devas esti tre zorgema meti la kablon sub la kupran insulon de nutrado kaj surteriĝo. Krome, la kupra insulo pri nutrado aŭ strato devas esti interkonektita kiel eble plej multe por certigi la konekteblecon inter DC kaj malalta frekvenco.

6-pisa telero

Se la denseco de la komponentoj sur la 4-tavola tabulo estas granda, la 6-tavola plato estas pli bona. Tamen la ŝirmanta efiko de iuj staplaj skemoj en la projektado de 6-tavola tabulo ne estas sufiĉe bona, kaj la pasema signalo de potenca buso ne estas reduktita. Du ekzemploj estas diskutitaj sube.

En la unua kazo, la nutrado kaj tero estas metitaj respektive en la dua kaj kvina tavoloj. Pro la alta impedanco de kuprokovrita elektroprovizo, estas tre malfavore kontroli la komunan reĝimon EMI-radiadon. Tamen el la vidpunkto de signal-impedanco, ĉi tiu metodo estas tre ĝusta.

En la dua ekzemplo, la nutrado kaj tero estas metitaj respektive en la tria kaj kvara tavoloj. Ĉi tiu dezajno solvas la problemon de kupra kovrita impedanco de nutrado. Pro la malbona elektromagneta ŝirmado de tavolo 1 kaj tavolo 6, la diferenca reĝimo EMI pliiĝas. Se la nombro de signalaj linioj sur la du eksteraj tavoloj estas la plej malgranda kaj la longo de la linioj estas tre mallonga (malpli ol 1/20 el la plej alta harmona ondolongo de la signalo), la dezajno povas solvi la problemon de diferenca reĝimo EMI. La rezultoj montras, ke la forigo de diferenciala reĝimo EMI estas speciale bona kiam la ekstera tavolo estas plenigita per kupro kaj la kupro vestita areo estas konektita (ĉiu 1/20-ondolonga intervalo). Kiel menciite supre, kupro estos metita


Afiŝotempo: 29-jul-2020