No deseño EMC de PCB, a primeira preocupación é a configuración da capa; As capas da placa están compostas por fonte de alimentación, capa de terra e capa de sinal. No deseño de produtos EMC, ademais da selección de compoñentes e deseño de circuítos, un bo deseño de PCB tamén é un factor moi importante.

A clave do deseño EMC do PCB é minimizar a área de reflujo e facer que o camiño de reflujo flúa na dirección que deseñamos. O deseño da capa é a base do PCB, como facer un bo traballo no deseño da capa de PCB para facer o efecto EMC do PCB óptimo?

Ideas de deseño de capa PCB:

O núcleo da planificación e deseño de EMC laminados con PCB é planificar razoablemente a ruta de reflujo do sinal para minimizar a área de reflujo do sinal da capa de espello da tarxeta, para eliminar ou minimizar o fluxo magnético.

1. Capa de reflexión do taboleiro

A capa espello é unha capa completa de capa plana revestida de cobre (capa de alimentación, capa de conexión a terra) adxacente á capa de sinal dentro do PCB. As principais funcións son as seguintes:

(1) Reducir o ruído de retroceso: a capa espello pode proporcionar un camiño de baixa impedancia para o retroceso da capa de sinal, especialmente cando hai un gran fluxo de corrente no sistema de distribución de enerxía, o papel da capa espello é máis evidente.

(2) Redución de EMI: a existencia da capa espello reduce a área do lazo pechado formado polo sinal e o refluxo e reduce o EMI;

(3) reducir a diafonía: axuda a controlar o problema da diafonía entre liñas de sinal nun circuíto dixital de alta velocidade, cambia a altura da liña de sinal desde a capa espello, podes controlar a diafonía entre liñas de sinal, canto menor sexa a altura, menor será a diafonía;

(4) Control de impedancia para evitar a reflexión do sinal.

Selección da capa espello

(1) Tanto a fonte de alimentación como o plano de terra poden usarse como plano de referencia e teñen un certo efecto de apantallamento no cableado interno;

(2) Relativamente falando, o plano de potencia ten unha impedancia característica elevada e hai unha gran diferenza de potencial co nivel de referencia e a interferencia de alta frecuencia no plano de potencia é relativamente grande;

(3) Desde a perspectiva do apantallamento, o plano de terra adoita estar a terra e utilízase como punto de referencia do nivel de referencia, e o seu efecto de apantallamento é moito mellor que o do plano de potencia;

(4) Ao seleccionar o plano de referencia, debería preferirse o plano de terra e o plano de potencia segundo.

Principio de cancelación de fluxo magnético:

Segundo as ecuacións de Maxwell, toda acción eléctrica e magnética entre corpos ou correntes cargados separados transmítese a través da rexión intermedia entre eles, xa sexa un baleiro ou unha materia sólida. Nun PCB, o fluxo propágase sempre na liña de transmisión. Se o camiño de reflujo rf é paralelo ao camiño de sinal correspondente, o fluxo no camiño de reflujo está na dirección oposta á do camiño de sinal, entón superpóñense entre si e obtense o efecto da cancelación do fluxo.

A esencia da cancelación de fluxo é o control do camiño de retroceso de sinal, como se mostra no seguinte diagrama:

Como usar a regra da man dereita para explicar o efecto de cancelación do fluxo magnético cando a capa de sinal está adxacente ao estrato explícase do seguinte xeito:

(1) Cando unha corrente flúe polo fío, xerarase un campo magnético ao redor do fío e a dirección do campo magnético está determinada pola regra da man dereita.

(2) cando hai dous próximos entre si e paralelos ao fío, como se mostra na figura seguinte, un dos condutores de electricidade para drenar, o outro un condutor de electricidade para fluír, se a corrente eléctrica flúe a través do o fío é actual e o seu sinal de retorno, entón as dúas direccións opostas da corrente son iguais, polo que o seu campo magnético é igual, pero a dirección é oposta,Entón cancélanse mutuamente.

Exemplo de deseño de placas de seis capas

1. Para as placas de seis capas, prefírese o esquema 3;

Análise:

(1) Como a capa de sinal é adxacente ao plano de referencia de refluxo e S1, S2 e S3 están adxacentes ao plano de terra, conséguese o mellor efecto de cancelación de fluxo magnético. Polo tanto, S2 é a capa de enrutamento preferida, seguida de S3 e S1.

(2) O plano de potencia é adxacente ao plano GND, a distancia entre os planos é moi pequena e ten o mellor efecto de cancelación de fluxo magnético e unha baixa impedancia do plano de potencia.

(3) A fonte de alimentación principal e o seu correspondente pano de chan localízanse nas capas 4 e 5. Cando se establece o grosor da capa, debe aumentarse o espazo entre S2-P e reducir o espazo entre P-G2 (o espazo entre capa G1-S2 debería reducirse correspondentemente), para reducir a impedancia do plano de potencia e a influencia da fonte de alimentación en S2.

2. Cando o custo é elevado, pódese adoptar o esquema 1;

Análise:

(1) Debido a que a capa de sinal é adxacente ao plano de referencia de refluxo e S1 e S2 están adxacentes ao plano de terra, esta estrutura ten o mellor efecto de cancelación de fluxo magnético;

(2) Debido ao pobre efecto de cancelación do fluxo magnético e á alta impedancia do plano de potencia desde o plano de potencia ata o plano GND a través de S3 e S2;

(3) Capa de cableado preferida S1 e S2, seguida de S3 e S4.

3. Para placas de seis capas, opción 4

Análise:

O esquema 4 é máis adecuado que o esquema 3 para un número pequeno de requirimentos de sinal locais, que poden proporcionar unha excelente capa de cableado S2.

4. O peor efecto EMC, o esquema,Análise:

Nesta estrutura, S1 e S2 son adxacentes, S3 e S4 son adxacentes e S3 e S4 non están adxacentes ao plano terrestre, polo que o efecto de cancelación do fluxo magnético é pobre.

Cinclusión

Principios específicos do deseño da capa de PCB:

(1) Hai un plano de terra completo (blindaxe) debaixo da superficie do compoñente e da superficie de soldadura;

(2) Tente evitar a adxacencia directa de dúas capas de sinal;

(3) Todas as capas de sinal están adxacentes ao plano terrestre na medida do posible;

(4) A capa de cableado de alta frecuencia, alta velocidade, reloxo e outros sinais clave debería ter un plano de terra adxacente.