Nella progettazione EMC di PCB, la prima preoccupazione è l’impostazione del livello; Gli strati della scheda sono composti da alimentazione, strato di massa e strato di segnale. Nella progettazione EMC dei prodotti, oltre alla selezione dei componenti e alla progettazione dei circuiti, anche una buona progettazione del PCB è un fattore molto importante.

La chiave per la progettazione EMC del PCB è ridurre al minimo l’area di riflusso e far fluire il percorso di riflusso nella direzione da noi progettata. Il design del livello è la base del PCB, come fare un buon lavoro di progettazione del livello del PCB per rendere ottimale l’effetto EMC del PCB?

Idee di design dello strato PCB:

Il nucleo della pianificazione e del design EMC laminati PCB è pianificare in modo ragionevole il percorso di riflusso del segnale per ridurre al minimo l’area di riflusso del segnale dallo strato di specchio della scheda, in modo da eliminare o ridurre al minimo il flusso magnetico.

1. Strato di mirroring della scheda

Lo strato a specchio è uno strato completo di strato piano rivestito in rame (strato di alimentazione, strato di messa a terra) adiacente allo strato di segnale all’interno del PCB. Le funzioni principali sono le seguenti:

(1) Ridurre il rumore di riflusso: lo strato a specchio può fornire un percorso a bassa impedenza per il riflusso dello strato di segnale, specialmente quando c’è un grande flusso di corrente nel sistema di distribuzione dell’energia, il ruolo dello strato a specchio è più ovvio.

(2) Riduzione EMI: l’esistenza dello strato specchio riduce l’area dell’anello chiuso formato dal segnale e dal riflusso e riduce l’EMI;

(3) ridurre la diafonia: aiutare a controllare il problema della diafonia tra le linee di segnale nel circuito digitale ad alta velocità, modificare l’altezza della linea di segnale dallo strato dello specchio, è possibile controllare la diafonia tra le linee di segnale, minore è l’altezza, minore è la diafonia;

(4) Controllo dell’impedenza per prevenire la riflessione del segnale.

Selezione del livello dello specchio

(1) Sia l’alimentatore che il piano di massa possono essere utilizzati come piano di riferimento e hanno un certo effetto di schermatura sul cablaggio interno;

(2) Relativamente parlando, il piano di potenza ha un’elevata impedenza caratteristica e c’è una grande differenza di potenziale con il livello di riferimento e l’interferenza ad alta frequenza sul piano di potenza è relativamente grande;

(3) Dal punto di vista della schermatura, il piano di massa è generalmente messo a terra e utilizzato come punto di riferimento del livello di riferimento e il suo effetto di schermatura è di gran lunga migliore di quello del piano di potenza;

(4) Quando si seleziona il piano di riferimento, il piano di massa dovrebbe essere preferito e il piano di potenza dovrebbe essere selezionato per secondo.

Principio di cancellazione del flusso magnetico:

Secondo le equazioni di Maxwell, tutta l’azione elettrica e magnetica tra corpi carichi o correnti separati viene trasmessa attraverso la regione intermedia tra di loro, che si tratti di un vuoto o di materia solida. In un PCB il flusso si propaga sempre nella linea di trasmissione. Se il percorso di riflusso rf è parallelo al percorso del segnale corrispondente, il flusso sul percorso di riflusso è nella direzione opposta a quello sul percorso del segnale, quindi si sovrappongono l’uno all’altro e si ottiene l’effetto di cancellazione del flusso.

L’essenza della cancellazione del flusso è il controllo del percorso di riflusso del segnale, come mostrato nel diagramma seguente:

Come utilizzare la regola della mano destra per spiegare l’effetto di cancellazione del flusso magnetico quando lo strato del segnale è adiacente allo strato è spiegato come segue:

(1) Quando una corrente scorre attraverso il filo, verrà generato un campo magnetico attorno al filo e la direzione del campo magnetico è determinata dalla regola della mano destra.

(2) quando ce ne sono due vicini e paralleli al filo, come mostrato nella figura sottostante, uno dei conduttori di elettricità da drenare, l’altro un conduttore di elettricità da far scorrere, se la corrente elettrica scorre attraverso il il filo è corrente e il suo segnale di corrente di ritorno, quindi le due direzioni opposte della corrente sono uguali, quindi il loro campo magnetico è uguale, ma la direzione è opposta,Quindi si annullano a vicenda.

Esempio di progettazione di schede a sei strati

1. Per lastre a sei strati, è preferito lo schema 3;

Analisi:

(1) Poiché lo strato del segnale è adiacente al piano di riferimento di riflusso e S1, S2 e S3 sono adiacenti al piano di massa, si ottiene il miglior effetto di cancellazione del flusso magnetico. Pertanto, S2 è il livello di instradamento preferito, seguito da S3 e S1.

(2) Il piano di potenza è adiacente al piano GND, la distanza tra i piani è molto piccola e ha il miglior effetto di cancellazione del flusso magnetico e l’impedenza del piano a bassa potenza.

(3) L’alimentazione principale e il relativo telo per pavimenti si trovano agli strati 4 e 5. Quando viene impostato lo spessore dello strato, la distanza tra S2-P dovrebbe essere aumentata e la distanza tra P-G2 dovrebbe essere ridotta (la distanza tra lo strato G1-S2 dovrebbe essere corrispondentemente ridotto), in modo da ridurre l’impedenza del piano di potenza e l’influenza dell’alimentazione su S2.

2. Quando il costo è elevato si può adottare lo schema 1;

Analisi:

(1) Poiché lo strato del segnale è adiacente al piano di riferimento di riflusso e S1 e S2 sono adiacenti al piano di massa, questa struttura ha il miglior effetto di cancellazione del flusso magnetico;

(2) A causa dello scarso effetto di cancellazione del flusso magnetico e dell’impedenza del piano di alta potenza dal piano di potenza al piano GND attraverso S3 e S2;

(3) Strato di cablaggio preferito S1 e S2, seguito da S3 e S4.

3. Per lastre a sei strati, opzione 4

Analisi:

Lo Schema 4 è più adatto dello Schema 3 per un numero limitato di requisiti di segnale locali, che può fornire un eccellente livello di cablaggio S2.

4. Peggiore effetto EMC, schema,Analisi:

In questa struttura, S1 e S2 sono adiacenti, S3 e S4 sono adiacenti e S3 e S4 non sono adiacenti al piano terra, quindi l’effetto di cancellazione del flusso magnetico è scarso.

CCONCLUSIONE

Principi specifici della progettazione dello strato PCB:

(1) C’è un piano di massa completo (schermo) sotto la superficie del componente e la superficie di saldatura;

(2) Cercare di evitare l’adiacente diretto di due livelli di segnale;

(3) Tutti i livelli di segnale sono il più possibile adiacenti al piano di massa;

(4) Lo strato di cablaggio di alta frequenza, alta velocità, clock e altri segnali chiave dovrebbe avere un piano di massa adiacente.