چگونه می توان جلوه EMC طراحی PCB را بهینه کرد؟

در طراحی EMC از PCB، اولین نگرانی تنظیم لایه است. لایه های برد از منبع تغذیه ، لایه زمین و لایه سیگنال تشکیل شده است. در طراحی محصولات EMC ، علاوه بر انتخاب قطعات و طراحی مدار ، طراحی خوب PCB نیز عامل بسیار مهمی است.

کلید طراحی EMC PCB این است که ناحیه جریان برگشتی را به حداقل برسانید و مسیر برگشت را در جهتی که ما طراحی کرده ایم جریان دهید. طراحی لایه اساس PCB است ، چگونه می توان یک کار خوب در طراحی لایه PCB انجام داد تا اثر EMC PCB بهینه شود؟ امروز ، xiaobian آن را با شما به اشتراک می گذارد.

I. ایده های طراحی لایه PCB

هسته برنامه ریزی و طراحی EMC چند لایه PCB برنامه ریزی منطقی مسیر برگشت سیگنال برای به حداقل رساندن ناحیه برگشت جریان سیگنال از لایه آینه تخته است ، به طوری که شار مغناطیسی را حذف یا به حداقل می رساند.

1. لایه آینه کاری تخته

لایه آینه یک لایه کامل از لایه صفحه پوشش دار مس (لایه منبع تغذیه ، لایه زمین) مجاور لایه سیگنال داخل PCB است. توابع اصلی به شرح زیر است:

(1) کاهش سر و صدای جریان برگشتی: لایه آینه می تواند یک مسیر امپدانس کم برای جریان برگشتی سیگنال ایجاد کند ، به ویژه هنگامی که جریان زیادی در سیستم توزیع قدرت وجود دارد ، نقش لایه آینه آشکارتر است.

(2) کاهش EMI: وجود لایه آینه مساحت حلقه بسته ایجاد شده توسط سیگنال و برگشت را کاهش می دهد و EMI را کاهش می دهد.

(3) کاهش خط تقاطع: کمک به کنترل مشکل تداخل بین خطوط سیگنال در مدار دیجیتال با سرعت بالا ، تغییر ارتفاع خط سیگنال از لایه آینه ، می توانید تداخل بین خطوط سیگنال را کنترل کنید ، هرچه ارتفاع کوچکتر باشد ، کوچکتر تقابل متقابل ؛

(4) کنترل امپدانس برای جلوگیری از بازتاب سیگنال.

2. انتخاب لایه آینه

(1) منبع تغذیه و سطح زمین را می توان به عنوان صفحه مرجع استفاده کرد و تأثیر محافظتی خاصی روی سیم کشی داخلی دارد.

(2) به طور نسبی ، صفحه قدرت دارای امپدانس مشخصه بالایی است و تفاوت بالقوه زیادی با سطح مرجع وجود دارد و تداخل فرکانس بالا در صفحه قدرت نسبتاً زیاد است.

(3) از منظر حفاظ ، سطح زمین عموماً زمین گیر شده و به عنوان نقطه مرجع سطح مرجع مورد استفاده قرار می گیرد و اثر محافظتی آن بسیار بهتر از هواپیمای قدرت است.

(4) هنگام انتخاب صفحه مرجع ، سطح زمین باید ترجیح داده شود ، و سطح قدرت باید دوم انتخاب شود.

دو ، اصل لغو شار مغناطیسی:

بر اساس معادلات ماکسول ، تمام اعمال الکتریکی و مغناطیسی بین اجسام یا جریانهای مجزا از طریق ناحیه میانی بین آنها ، اعم از خلا یا ماده جامد ، منتقل می شود. در PCB ، شار همیشه در خط انتقال پخش می شود. اگر مسیر جریان برگشتی rf موازی با مسیر سیگنال مربوطه باشد ، شار در مسیر برگشتی در جهت مخالف مسیر سیگنال است ، سپس آنها روی یکدیگر قرار می گیرند و اثر لغو شار به دست می آید.

ماهیت لغو شار ، کنترل مسیر برگشت سیگنال است ، همانطور که در نمودار زیر نشان داده شده است:

نحوه استفاده از قانون دست راست برای توضیح اثر لغو شار مغناطیسی هنگامی که لایه سیگنال در مجاورت قشر است به شرح زیر توضیح داده شده است:

(1) هنگامی که جریانی از سیم عبور می کند ، میدان مغناطیسی در اطراف سیم ایجاد می شود و جهت میدان مغناطیسی با قانون دست راست تعیین می شود.

(2) هنگامی که دو نزدیک به هم و موازی با سیم وجود دارد ، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است ، یکی از رساناهای جریان الکتریسیته برای تخلیه ، و دیگری یک رسانای جریان برق ، در صورت عبور جریان الکتریکی از طریق سیم جریان دارد و سیگنال جریان برگشتی آن است ، سپس دو جهت مخالف جریان برابر است ، بنابراین میدان مغناطیسی آنها مساوی است ، اما جهت مخالف است ،بنابراین آنها یکدیگر را لغو می کنند.

نمونه طراحی تخته شش لایه

1. برای صفحات شش لایه ، طرح 3 ترجیح داده می شود.

چگونه می توان جلوه EMC طراحی PCB را بهینه کرد؟

تحلیل و بررسی:

(1) از آنجا که لایه سیگنال در مجاورت صفحه مرجع بازتاب قرار دارد و S1 ، S2 و S3 در مجاورت سطح زمین قرار دارند ، بهترین اثر لغو شار مغناطیسی به دست می آید. بنابراین ، S2 لایه مسیریابی ترجیحی است و پس از آن S3 و S1.

(2) صفحه قدرت در مجاورت صفحه GND قرار دارد ، فاصله بین هواپیماها بسیار کم است و دارای بهترین اثر لغو شار مغناطیسی و امپدانس سطح کم قدرت است.

(3) منبع تغذیه اصلی و پارچه کف مربوطه در لایه 4 و 5 قرار دارد. هنگامی که ضخامت لایه تنظیم می شود ، فاصله بین S2-P باید افزایش یابد و فاصله بین P-G2 باید کاهش یابد (فاصله بین لایه G1-S2 باید به ترتیب کاهش یابد) ، به طوری که امپدانس صفحه قدرت و تأثیر منبع تغذیه بر S2 را کاهش دهد.

2. وقتی هزینه زیاد است ، می توان طرح 1 را اتخاذ کرد.

چگونه می توان جلوه EMC طراحی PCB را بهینه کرد؟

تحلیل و بررسی:

(1) از آنجا که لایه سیگنال در مجاورت صفحه مرجع برگشت و S1 و S2 در مجاورت سطح زمین هستند ، این ساختار بهترین اثر لغو شار مغناطیسی را دارد.

(2) با توجه به اثر لغو شار مغناطیسی ضعیف و امپدانس صفحه قدرت بالا از صفحه قدرت به صفحه GND از طریق S3 و S2 ؛

(3) لایه سیم کشی ترجیحی S1 و S2 ، و سپس S3 و S4.

3. برای صفحات شش لایه ، گزینه 4

چگونه می توان جلوه EMC طراحی PCB را بهینه کرد؟

تحلیل و بررسی:

طرح 4 مناسب تر از طرح 3 برای نیازهای محلی و اندک سیگنال است ، که می تواند لایه سیم کشی عالی S2 را ارائه دهد.

4. بدترین اثر EMC ، طرح 2

چگونه می توان جلوه EMC طراحی PCB را بهینه کرد؟