No projeto EMC de PCB, a primeira preocupação é a configuração da camada; As camadas da placa são compostas de fonte de alimentação, camada de solo e camada de sinal. No projeto de produtos EMC, além da seleção de componentes e projeto de circuito, um bom projeto de PCB também é um fator muito importante.

A chave para o projeto EMC de PCB é minimizar a área de refluxo e fazer o caminho de refluxo fluir na direção que projetamos. O design da camada é a base do PCB, como fazer um bom trabalho do design da camada do PCB para tornar o efeito EMC do PCB ideal?

Idéias de design da camada de PCB:

O núcleo do planejamento e projeto de EMC laminado de PCB é planejar razoavelmente o caminho do refluxo do sinal para minimizar a área do refluxo do sinal da camada de espelho da placa, de modo a eliminar ou minimizar o fluxo magnético.

1. Camada de espelhamento da placa

A camada de espelho é uma camada completa de camada plana revestida de cobre (camada de fonte de alimentação, camada de aterramento) adjacente à camada de sinal dentro do PCB. As principais funções são as seguintes:

(1) Reduzir o ruído de refluxo: a camada de espelho pode fornecer um caminho de baixa impedância para o refluxo da camada de sinal, especialmente quando há um grande fluxo de corrente no sistema de distribuição de energia, o papel da camada de espelho é mais óbvio.

(2) redução de EMI: a existência da camada de espelho reduz a área do loop fechado formado pelo sinal e refluxo e reduz a EMI;

(3) reduzir a diafonia: ajudar a controlar o problema de diafonia entre as linhas de sinal no circuito digital de alta velocidade, alterar a altura da linha de sinal da camada de espelho, você pode controlar a diafonia entre as linhas de sinal, quanto menor a altura, menor a diafonia;

(4) Controle de impedância para evitar a reflexão do sinal.

Seleção da camada de espelho

(1) Tanto a fonte de alimentação quanto o plano de aterramento podem ser usados ​​como o plano de referência e têm um certo efeito de blindagem na fiação interna;

(2) Relativamente falando, o plano de potência tem uma impedância característica alta e há uma grande diferença de potencial com o nível de referência, e a interferência de alta frequência no plano de potência é relativamente grande;

(3) Do ponto de vista da blindagem, o plano de aterramento é geralmente aterrado e usado como o ponto de referência do nível de referência, e seu efeito de blindagem é muito melhor do que o do plano de potência;

(4) Ao selecionar o plano de referência, o plano de terra deve ser preferido, e o plano de potência deve ser selecionado em segundo lugar.

Princípio de cancelamento de fluxo magnético:

De acordo com as equações de Maxwell, toda ação elétrica e magnética entre corpos carregados ou correntes separados é transmitida pela região intermediária entre eles, seja um vácuo ou uma matéria sólida. Em um PCB, o fluxo é sempre propagado na linha de transmissão. Se o caminho de refluxo de rf for paralelo ao caminho de sinal correspondente, o fluxo no caminho de refluxo está na direção oposta àquele no caminho de sinal, então eles são sobrepostos um ao outro e o efeito de cancelamento de fluxo é obtido.

A essência do cancelamento de fluxo é o controle do caminho de refluxo do sinal, conforme mostrado no diagrama a seguir:

Como usar a regra da mão direita para explicar o efeito de cancelamento do fluxo magnético quando a camada de sinal é adjacente ao estrato é explicado da seguinte forma:

(1) Quando uma corrente flui através do fio, um campo magnético é gerado ao redor do fio e a direção do campo magnético é determinada pela regra da mão direita.

(2) quando houver dois próximos um do outro e paralelos ao fio, conforme mostrado na figura abaixo, um dos condutores de eletricidade para drenar e o outro um condutor de eletricidade para fluir, se a corrente elétrica passar pelo fio são atuais e seu sinal de corrente de retorno, então as duas direções opostas da corrente são iguais, então seus campos magnéticos são iguais, mas a direção é oposta,Então, eles se cancelam.

Exemplo de design de placa de seis camadas

1. Para placas de seis camadas, o esquema 3 é preferido;

Análise:

(1) Como a camada de sinal é adjacente ao plano de referência de refluxo e S1, S2 e S3 são adjacentes ao plano de massa, o melhor efeito de cancelamento de fluxo magnético é alcançado. Portanto, S2 é a camada de roteamento preferida, seguida por S3 e S1.

(2) O plano de potência é adjacente ao plano GND, a distância entre os planos é muito pequena e tem o melhor efeito de cancelamento de fluxo magnético e baixa impedância do plano de potência.

(3) A fonte de alimentação principal e seu pano de chão correspondente estão localizados nas camadas 4 e 5. Quando a espessura da camada é definida, o espaçamento entre S2-P deve ser aumentado e o espaçamento entre P-G2 deve ser reduzido (o espaçamento entre as camadas G1-S2 deve ser correspondentemente reduzido), de modo a reduzir a impedância do plano de potência e a influência da fonte de alimentação em S2.

2. Quando o custo é alto, o esquema 1 pode ser adotado;

Análise:

(1) Como a camada de sinal é adjacente ao plano de referência de refluxo e S1 e S2 são adjacentes ao plano de massa, esta estrutura tem o melhor efeito de cancelamento de fluxo magnético;

(2) Devido ao efeito de cancelamento de fluxo magnético pobre e alta impedância do plano de potência do plano de potência ao plano GND através de S3 e S2;

(3) Camada de fiação preferida S1 e S2, seguida por S3 e S4.

3. Para placas de seis camadas, opção 4

Análise:

O Esquema 4 é mais adequado do que o Esquema 3 para um pequeno número de requisitos de sinal local, que pode fornecer uma excelente camada de fiação S2.

4. Pior efeito EMC, esquema,Análise:

Nesta estrutura, S1 e S2 são adjacentes, S3 e S4 são adjacentes e S3 e S4 não são adjacentes ao plano de terra, então o efeito de cancelamento do fluxo magnético é pobre.

Conclusão

Princípios específicos de design de camada de PCB:

(1) Existe um plano de aterramento completo (blindagem) abaixo da superfície do componente e da superfície de soldagem;

(2) Tente evitar a adjacência direta de duas camadas de sinal;

(3) Todas as camadas de sinal são adjacentes ao plano de terra, tanto quanto possível;

(4) A camada de fiação de alta frequência, alta velocidade, relógio e outros sinais principais devem ter um plano de aterramento adjacente.