Jak navrhnout vrstvu PCB pro optimalizaci EMC účinku PCB?

V EMC designu PCB, první starostí je nastavení vrstvy; Vrstvy desky jsou složeny z napájecího zdroje, zemní vrstvy a signální vrstvy. Při navrhování produktů EMC je kromě výběru komponent a návrhu obvodů velmi důležitým faktorem také dobrý návrh DPS.

Klíčem k EMC návrhu PCB je minimalizovat oblast zpětného toku a zajistit tok zpětného toku ve směru, který jsme navrhli. Návrh vrstev je základem PCB, jak udělat dobrou práci při návrhu vrstvy PCB, aby byl EMC efekt PCB optimální?

Nápady na návrh vrstvy PCB:

Jádrem PCB laminovaného EMC plánování a návrhu je rozumně plánovat cestu zpětného toku signálu tak, aby se minimalizovala zpětná toková oblast signálu z desky zrcadlové desky, aby se eliminoval nebo minimalizoval magnetický tok.

1. Vrstva zrcadlení desky

Zrcadlová vrstva je úplná vrstva rovinné vrstvy potažené mědí (napájecí vrstva, uzemňovací vrstva) sousedící se signálovou vrstvou uvnitř desky plošných spojů. Hlavní funkce jsou následující:

(1) Snižte hluk zpětného toku: zrcadlová vrstva může poskytnout cestu s nízkou impedancí pro zpětný tok signálové vrstvy, zvláště když v systému distribuce energie probíhá velký proud, je role zrcadlové vrstvy zjevnější.

(2) Redukce EMI: existence zrcadlové vrstvy zmenšuje plochu uzavřené smyčky tvořené signálem a zpětným tokem a snižuje EMI;

(3) Redukce přeslechu: pomáhá řídit problém přeslechu mezi signálovými linkami ve vysokorychlostním digitálním obvodu, mění výšku signálního vedení od zrcadlové vrstvy, můžete ovládat přeslechy mezi signálními linkami, čím menší výška, tím menší přeslechy;

(4) Řízení impedance, aby se zabránilo odrazu signálu.

Výběr zrcadlové vrstvy

(1) Jako referenční rovinu lze použít napájecí zdroj i zemnící rovinu a na vnitřní zapojení mají určitý stínící účinek;

(2) Relativně řečeno, výkonová rovina má vysokou charakteristickou impedanci a je zde velký potenciální rozdíl s referenční úrovní a vysokofrekvenční interference na výkonové rovině je relativně velká;

(3) Z hlediska stínění je zemní rovina obecně uzemněna a používána jako referenční bod referenční úrovně a její stínící účinek je mnohem lepší než v silové rovině;

(4) Při výběru referenční roviny by měla být upřednostňována základní rovina a výkonová rovina by měla být vybrána jako druhá.

Princip zrušení magnetického toku:

Podle Maxwellových rovnic je veškeré elektrické a magnetické působení mezi oddělenými nabitými tělesy nebo proudy přenášeno mezilehlou oblastí mezi nimi, ať už jde o vakuum nebo pevnou látku. Na desce plošných spojů se tok vždy šíří v přenosové lince. Pokud je zpětná dráha RF rovnoběžná s odpovídající signální cestou, tok na zpětné tokové cestě je v opačném směru než na signálové cestě, pak se navzájem překrývají a dosáhne se účinku zrušení toku.

Podstatou zrušení toku je řízení cesty zpětného toku signálu, jak ukazuje následující diagram:

Jak použít pravidlo pravé ruky k vysvětlení efektu zrušení magnetického toku, když je signální vrstva sousedící se vrstvou, je vysvětleno následovně:

(1) Když proudem protéká proud, bude kolem drátu generováno magnetické pole a směr magnetického pole je určen pravidlem pravé ruky.

(2) když jsou dva blízko sebe a rovnoběžně s vodičem, jak je znázorněno na obrázku níže, jeden z vodičů elektřiny k odtečení, druhý vodič elektřiny k toku, pokud elektrický proud protéká vodič je aktuální a jeho zpětný proudový signál, pak jsou dva opačné směry proudu stejné, takže jejich magnetické pole je stejné, ale směr je opačný,Takže se navzájem ruší.

Příklad návrhu šestivrstvé desky

1. U šestivrstvých desek je upřednostňováno schéma 3;

Analýza:

(1) Protože signální vrstva sousedí s referenční rovinou přetavení a S1, S2 a S3 sousedí s pozemní rovinou, je dosaženo nejlepšího efektu zrušení magnetického toku. Preferovanou směrovací vrstvou je tedy S2, za kterou následují S3 a S1.

(2) Výkonová rovina sousedí s rovinou GND, vzdálenost mezi rovinami je velmi malá a má nejlepší účinek potlačení magnetického toku a nízkou impedanci roviny výkonu.

(3) Hlavní napájecí zdroj a odpovídající podlahová tkanina jsou umístěny ve vrstvách 4 a 5. Když je nastavena tloušťka vrstvy, měla by být zvětšena rozteč mezi S2-P a zmenšena rozteč mezi P-G2 (rozteč mezi vrstvami G1-S2 by měla být odpovídajícím způsobem snížena), aby se snížila impedance výkonové roviny a vliv napájecího zdroje na S2.

2. Když jsou náklady vysoké, lze přijmout schéma 1;

Analýza:

(1) Protože signální vrstva sousedí s referenční rovinou přetavení a S1 a S2 sousedí se základní rovinou, má tato struktura nejlepší účinek potlačení magnetického toku;

(2) Kvůli špatnému efektu zrušení magnetického toku a vysoké impedanci výkonové roviny z energetické roviny do roviny GND přes S3 a S2;

(3) Preferovaná vrstva elektroinstalace S1 a S2, následovaná S3 a S4.

3. U šestivrstvých desek volba 4

Analýza:

Schéma 4 je vhodnější než schéma 3 pro místní, malý počet požadavků na signál, který může poskytnout vynikající vrstvu zapojení S2.

4. Nejhorší EMC efekt, schéma,Analýza:

V této struktuře S1 a S2 sousedí, S3 a S4 sousedí a S3 a S4 nesousedí se základní rovinou, takže účinek zrušení magnetického toku je špatný.

Czačleňování

Specifické principy návrhu vrstvy PCB:

(1) Pod povrchem součásti a svařovací plochou je kompletní zemní rovina (štít);

(2) Pokuste se vyhnout přímému sousedění dvou signálních vrstev;

(3) Všechny signální vrstvy co nejvíce sousedí se základní rovinou;