En el disseny EMC de PCB, la primera preocupació és la configuració de la capa; Les capes de la placa estan compostes per font d’alimentació, capa de terra i capa de senyal. En el disseny de productes EMC, a més de la selecció de components i el disseny de circuits, un bon disseny de PCB també és un factor molt important.

La clau del disseny EMC del PCB és minimitzar l’àrea de retrocés i fer que el camí de retrocés flueixi en la direcció que hem dissenyat. El disseny de la capa és la base del PCB, com es pot fer un bon treball en el disseny de la capa de PCB perquè l’efecte EMC del PCB sigui òptim?

Idees de disseny de capa PCB:

El nucli de la planificació i disseny de l’EMC laminat amb PCB és planificar de manera raonable el recorregut de retrocés del senyal per minimitzar l’àrea de retrocés del senyal de la capa de mirall de la placa, de manera que s’elimini o minimitzi el flux magnètic.

1. Capa de rèplica del tauler

La capa mirall és una capa completa de capa plana recoberta de coure (capa d’alimentació, capa de connexió a terra) adjacent a la capa de senyal a l’interior del PCB. Les funcions principals són les següents:

(1) Reduir el soroll de retrocés: la capa de mirall pot proporcionar un camí d’impedància baixa per al retrocés de la capa de senyal, especialment quan hi ha un gran flux de corrent al sistema de distribució d’energia, el paper de la capa de mirall és més evident.

(2) Reducció d’EMI: l’existència de la capa mirall redueix l’àrea del bucle tancat format pel senyal i el reflux i redueix l’EMI;

(3) reduir la diafonía: ajuda a controlar el problema de diafonía entre línies de senyal en un circuit digital d’alta velocitat, canviar l’alçada de la línia de senyal des de la capa de mirall, podeu controlar la diafonía entre línies de senyal, com més petita sigui l’alçada, més petita serà la diafonía;

(4) Control d’impedància per evitar la reflexió del senyal.

Selecció de la capa de mirall

(1) Tant la font d’alimentació com el pla de terra es poden utilitzar com a pla de referència i tenen un cert efecte de protecció al cablejat intern;

(2) En termes relatius, el pla de potència té una impedància característica elevada i hi ha una gran diferència de potencial amb el nivell de referència, i la interferència d’alta freqüència al pla de potència és relativament gran;

(3) Des de la perspectiva del blindatge, el pla de terra generalment es posa a terra i s’utilitza com a punt de referència del nivell de referència, i el seu efecte de blindatge és molt millor que el del pla de potència;

(4) Quan seleccioneu el pla de referència, s’hauria de preferir el pla de terra i el segon pla de potència.

Principi de cancel·lació de flux magnètic:

Segons les equacions de Maxwell, tota acció elèctrica i magnètica entre cossos o corrents carregats separats es transmet a través de la regió intermèdia entre ells, ja sigui un buit o una matèria sòlida. En un PCB, el flux sempre es propaga a la línia de transmissió. Si el recorregut de retrocés de rf és paral·lel al recorregut de senyal corresponent, el flux en el recorregut de retrocés és en la direcció oposada a la del recorregut de senyal, llavors es superposen entre si i s’obté l’efecte de la cancel·lació del flux.

L’essència de la cancel·lació del flux és el control del camí de retrocés del senyal, tal com es mostra al diagrama següent:

Com s’utilitza la regla de la mà dreta per explicar l’efecte de cancel·lació del flux magnètic quan la capa de senyal és adjacent a l’estrat s’explica de la següent manera:

(1) Quan un corrent flueix a través del cable, es generarà un camp magnètic al voltant del cable i la regla del camp magnètic es determina mitjançant la regla de la mà dreta.

(2) quan n’hi ha dos propers l’un de l’altre i paral·lels al cable, tal com es mostra a la figura següent, un dels conductors de l’electricitat per drenar, l’altre un conductor d’electricitat que flueix, si el corrent elèctric flueix a través del els cables són actuals i el seu senyal de corrent de retorn, llavors les dues direccions oposades del corrent són iguals, de manera que el seu camp magnètic és igual, però la direcció és oposada,Així que es cancel·len mútuament.

Exemple de disseny de taules de sis capes

1. Per a les plaques de sis capes, es prefereix l’esquema 3;

Anàlisi:

(1) Com que la capa de senyal és adjacent al pla de referència de reflux i S1, S2 i S3 són adjacents al pla de terra, s’aconsegueix el millor efecte de cancel·lació de flux magnètic. Per tant, S2 és la capa d’encaminament preferida, seguida de S3 i S1.

(2) El pla de potència és adjacent al pla GND, la distància entre els plans és molt petita i té el millor efecte de cancel·lació de flux magnètic i una baixa impedància del pla de potència.

(3) La font d’alimentació principal i el seu drap corresponent es troben a les capes 4 i 5. Quan es fixa el gruix de la capa, s’hauria d’augmentar l’espai entre S2-P i reduir l’espai entre P-G2 (l’espai entre la capa S’ha de reduir G1-S2 corresponentment), per tal de reduir la impedància del pla de potència i la influència de la font d’alimentació en S2.

2. Quan el cost és elevat, es pot adoptar l’esquema 1;

Anàlisi:

(1) Com que la capa de senyal és adjacent al pla de referència de reflux i S1 i S2 són adjacents al pla de terra, aquesta estructura té el millor efecte de cancel·lació de flux magnètic;

(2) A causa del mal efecte de cancel·lació del flux magnètic i de la impedància del pla de potència elevat des del pla de potència fins al pla GND a través de S3 i S2;

(3) Capes de cablejat preferides S1 i S2, seguides de S3 i S4.

3. Per a plaques de sis capes, opció 4

Anàlisi:

L’esquema 4 és més adequat que l’esquema 3 per a un nombre reduït de senyals locals, que pot proporcionar una excel·lent capa de cablejat S2.

4. El pitjor efecte CEM, esquema,Anàlisi:

En aquesta estructura, S1 i S2 són adjacents, S3 i S4 són adjacents i S3 i S4 no són adjacents al pla terrestre, de manera que l’efecte de cancel·lació del flux magnètic és pobre.

Cinclusió

Principis específics del disseny de capes de PCB:

(1) Hi ha un pla de terra complet (blindatge) sota la superfície del component i la superfície de soldadura;

(2) Intenteu evitar l’adjacència directa de dues capes de senyal;

(3) Totes les capes de senyal són adjacents al pla terrestre en la mesura del possible;

(4) La capa de cablejat d’alta freqüència, alta velocitat, rellotge i altres senyals clau ha de tenir un pla de terra adjacent.