Terdapat banyak cara untuk menyelesaikan masalah EMI. Kaedah penindasan EMI moden termasuk: menggunakan salutan penindasan EMI, memilih bahagian penindasan EMI yang sesuai, dan reka bentuk simulasi EMI. Bermula dari yang paling asas BPA susun atur, artikel ini membincangkan peranan dan teknik reka bentuk susunan berlapis PCB dalam mengawal sinaran EMI.

Meletakkan kapasitor dengan kapasiti yang sesuai dengan munasabah berhampiran pin bekalan kuasa IC boleh menjadikan voltan keluaran IC melonjak lebih cepat. Namun, masalahnya tidak berakhir di sini. Disebabkan oleh tindak balas frekuensi terhad kapasitor, ini menjadikan kapasitor tidak dapat menjana kuasa harmonik yang diperlukan untuk memacu keluaran IC dengan bersih dalam jalur frekuensi penuh. Di samping itu, voltan sementara yang terbentuk pada bar bas kuasa akan membentuk penurunan voltan merentasi induktor laluan penyahgandingan. Voltan sementara ini adalah sumber gangguan EMI mod biasa utama. Bagaimanakah kita harus menyelesaikan masalah ini?

Setakat IC pada papan litar kami, lapisan kuasa di sekeliling IC boleh dianggap sebagai kapasitor frekuensi tinggi yang sangat baik, yang boleh mengumpul bahagian tenaga yang dibocorkan oleh kapasitor diskret yang menyediakan tenaga frekuensi tinggi untuk pembersihan. pengeluaran. Di samping itu, kearuhan lapisan kuasa yang baik hendaklah kecil, jadi isyarat sementara yang disintesis oleh induktansi juga kecil, dengan itu mengurangkan mod biasa EMI.

Sudah tentu, sambungan antara lapisan kuasa dan pin kuasa IC mestilah sesingkat mungkin, kerana kelebihan isyarat digital yang semakin meningkat semakin pantas dan lebih pantas, dan sebaiknya menyambungkannya terus ke pad di mana kuasa IC pin terletak. Ini perlu dibincangkan secara berasingan.

Untuk mengawal EMI mod biasa, satah kuasa mesti membantu penyahgandingan dan mempunyai kearuhan yang cukup rendah. Pesawat kuasa ini mestilah pasangan pesawat kuasa yang direka dengan baik. Mungkin ada yang bertanya, sejauh mana kebaikan itu? Jawapan kepada soalan bergantung pada lapisan bekalan kuasa, bahan antara lapisan, dan kekerapan operasi (iaitu, fungsi masa kenaikan IC). Secara amnya, jarak lapisan kuasa ialah 6mil, dan interlayer adalah bahan FR4, kapasitansi setara lapisan kuasa setiap inci persegi ialah kira-kira 75pF. Jelas sekali, semakin kecil jarak lapisan, semakin besar kapasitansi.

Tidak banyak peranti dengan masa kenaikan 100 hingga 300 ps, ​​​​tetapi mengikut kelajuan pembangunan IC semasa, peranti dengan masa kenaikan dalam julat 100 hingga 300 ps akan menduduki bahagian yang tinggi. Untuk litar dengan masa kenaikan 100 hingga 300ps, jarak lapisan 3mil tidak lagi sesuai untuk kebanyakan aplikasi. Pada masa itu, adalah perlu untuk menggunakan teknologi lapisan dengan jarak lapisan kurang daripada 1 mil, dan untuk menggantikan bahan dielektrik FR4 dengan bahan dengan pemalar dielektrik tinggi. Kini, seramik dan plastik seramik boleh memenuhi keperluan reka bentuk litar masa kenaikan 100 hingga 300 ps.

Walaupun bahan baharu dan kaedah baharu boleh digunakan pada masa hadapan, untuk litar masa kenaikan 1 hingga 3ns biasa hari ini, jarak lapisan 3 hingga 6 juta dan bahan dielektrik FR4, ia biasanya mencukupi untuk mengendalikan harmonik mewah dan menjadikan isyarat sementara cukup rendah. , maksudnya, EMI mod biasa boleh dikurangkan dengan sangat rendah. Contoh reka bentuk susun berlapis PCB yang diberikan dalam artikel ini akan menganggap jarak lapisan 3 hingga 6 mil.

Perisai elektromagnetik

Dari perspektif jejak isyarat, strategi pelapisan yang baik adalah meletakkan semua jejak isyarat pada satu atau lebih lapisan, lapisan ini berada di sebelah lapisan kuasa atau lapisan tanah. Untuk bekalan kuasa, strategi pelapisan yang baik ialah lapisan kuasa bersebelahan dengan lapisan tanah, dan jarak antara lapisan kuasa dan lapisan tanah adalah sekecil mungkin. Inilah yang kita panggil strategi “lapisan”.

Susun PCB

Apakah jenis strategi susun yang boleh membantu melindungi dan menyekat EMI? Skim tindanan berlapis berikut mengandaikan bahawa arus bekalan kuasa mengalir pada satu lapisan, dan voltan tunggal atau voltan berbilang diedarkan di bahagian berlainan lapisan yang sama. Kes pelbagai lapisan kuasa akan dibincangkan kemudian.

Papan 4 lapisan

Terdapat beberapa masalah yang berpotensi dengan reka bentuk papan 4 lapisan. Pertama sekali, papan empat lapisan tradisional dengan ketebalan 62 mil, walaupun lapisan isyarat berada pada lapisan luar, dan lapisan kuasa dan tanah berada pada lapisan dalam, jarak antara lapisan kuasa dan lapisan tanah. masih terlalu besar.

Jika keperluan kos adalah yang pertama, anda boleh mempertimbangkan dua alternatif berikut kepada papan 4 lapisan tradisional. Kedua-dua penyelesaian ini boleh meningkatkan prestasi penindasan EMI, tetapi ia hanya sesuai untuk aplikasi di mana ketumpatan komponen pada papan adalah cukup rendah dan terdapat kawasan yang mencukupi di sekeliling komponen (letak lapisan tembaga kuasa yang diperlukan).

Pilihan pertama adalah pilihan pertama. Lapisan luar PCB adalah semua lapisan tanah, dan dua lapisan tengah adalah lapisan isyarat/kuasa. Bekalan kuasa pada lapisan isyarat disalurkan dengan garis lebar, yang boleh menjadikan impedans laluan arus bekalan kuasa rendah, dan impedans laluan jalur mikro isyarat juga rendah. Dari perspektif kawalan EMI, ini adalah struktur PCB 4 lapisan terbaik yang tersedia. Dalam skema kedua, lapisan luar menggunakan kuasa dan tanah, dan dua lapisan tengah menggunakan isyarat. Berbanding dengan papan 4 lapisan tradisional, penambahbaikan adalah lebih kecil, dan impedans interlayer adalah lemah seperti papan 4 lapisan tradisional.

Jika anda ingin mengawal impedans surih, skim susun di atas mesti berhati-hati untuk menyusun surih di bawah pulau tembaga kuasa dan tanah. Di samping itu, pulau-pulau tembaga pada bekalan kuasa atau lapisan tanah harus saling bersambung sebanyak mungkin untuk memastikan sambungan DC dan frekuensi rendah.

Papan 6 lapisan

Jika ketumpatan komponen pada papan 4 lapisan agak tinggi, papan 6 lapisan adalah yang terbaik. Walau bagaimanapun, beberapa skema susun dalam reka bentuk papan 6 lapisan tidak cukup baik untuk melindungi medan elektromagnet, dan mempunyai sedikit kesan ke atas pengurangan isyarat sementara bas kuasa. Dua contoh dibincangkan di bawah.

Dalam kes pertama, bekalan kuasa dan pembumian masing-masing diletakkan pada lapisan ke-2 dan ke-5. Oleh kerana impedans tinggi salutan tembaga bekalan kuasa, adalah sangat tidak baik untuk mengawal sinaran EMI mod biasa. Walau bagaimanapun, dari sudut pandangan kawalan impedans isyarat, kaedah ini sangat betul.