Ako navrhnúť vrstvu DPS na optimalizáciu EMC účinku DPS?

V prevedení EMC z PCB, prvou starosťou je nastavenie vrstvy; Vrstvy dosky sú zložené z napájacieho zdroja, základnej vrstvy a signálnej vrstvy. Pri navrhovaní produktov EMC je okrem výberu komponentov a konštrukcie obvodov veľmi dôležitým faktorom aj dobrý návrh DPS.

Kľúčom k návrhu PCB EMC je minimalizácia oblasti spätného toku a zaistenie toku cesty spätného toku v smere, ktorý sme navrhli. Dizajn vrstvy je základom DPS, ako urobiť dobrú prácu pri návrhu vrstvy DPS, aby bol EMC efekt PCB optimálny?

Nápady na návrh vrstvy DPS:

Jadrom plánovania a návrhu EMC laminovaného PCB je rozumne naplánovať dráhu spätného toku signálu tak, aby sa minimalizovala oblasť spätného toku signálu zo zrkadlovej vrstvy dosky, aby sa eliminoval alebo minimalizoval magnetický tok.

1. Vrstva zrkadlenia dosky

Zrkadlová vrstva je úplná vrstva rovinnej vrstvy potiahnutej meďou (vrstva napájania, uzemňovacia vrstva) susediaca so signálnou vrstvou vo vnútri dosky plošných spojov. Hlavné funkcie sú tieto:

(1) Znížte hluk spätného toku: zrkadlová vrstva môže poskytovať cestu s nízkou impedanciou pre spätný tok signálnej vrstvy, najmä keď je v systéme distribúcie energie veľký tok prúdu, je úloha zrkadlovej vrstvy zrejmejšia.

(2) Redukcia EMI: existencia zrkadlovej vrstvy zmenšuje plochu uzavretej slučky tvorenej signálom a refluxom a znižuje EMI;

(3) obmedzte presluchy: pomáhajú kontrolovať problém presluchov medzi signálnymi vedeniami vo vysokorýchlostnom digitálnom obvode, menia výšku signálneho vedenia od zrkadlovej vrstvy, môžu ovládať presluchy medzi signálnymi vedeniami, čím je výška menšia, tým je menšia presluch;

(4) Regulácia impedancie, aby sa zabránilo odrazu signálu.

Výber zrkadlovej vrstvy

(1) Napájací zdroj aj uzemňovacia rovina môžu byť použité ako referenčná rovina a majú určitý účinok tienenia na vnútorné vedenie.

(2) Relatívne povedané, výkonová rovina má vysokú charakteristickú impedanciu a existuje veľký potenciálny rozdiel s referenčnou úrovňou a vysokofrekvenčné rušenie v výkonovej rovine je relatívne veľké;

(3) Z hľadiska tienenia je základná rovina spravidla uzemnená a používa sa ako referenčný bod referenčnej úrovne a jej efekt tienenia je oveľa lepší ako v silovej rovine;

(4) Pri výbere referenčnej roviny by sa mala uprednostniť základná rovina a ako druhá by sa mala zvoliť výkonová rovina.

Princíp rušenia magnetického toku:

Podľa Maxwellových rovníc je všetky elektrické a magnetické akcie medzi oddelenými nabitými telesami alebo prúdmi prenášané medziľahlou oblasťou medzi nimi, či už ide o vákuum alebo pevnú látku. Na doske plošných spojov sa tok vždy šíri v prenosovom vedení. Ak je spätná dráha RF rovnobežná so zodpovedajúcou signálovou cestou, tok na ceste spätného toku je v opačnom smere ako na dráhe signálu, potom sú navzájom superponované a získa sa účinok zrušenia toku.

Podstatou zrušenia toku je riadenie dráhy spätného toku signálu, ako je znázornené na nasledujúcom diagrame:

Ako použiť pravidlo pravej ruky na vysvetlenie efektu zrušenia magnetického toku, keď je signálna vrstva priľahlá k vrstve, je vysvetlené nasledovne:

(1) Keď prúd preteká drôtom, okolo vodiča sa vygeneruje magnetické pole a smer magnetického poľa je určený pravidlom pravej ruky.

(2) keď sú dva blízko seba a rovnobežne s drôtom, ako je znázornené na obrázku nižšie, jeden z vodičov elektrického prúdu, ktorý má odtekať, druhý z elektrického prúdu, ktorý prúdi, ak elektrický prúd preteká drôt je prúd a jeho signál spätného prúdu, potom sú dva opačné smery prúdu rovnaké, takže ich magnetické pole je rovnaké, ale smer je opačný,Navzájom sa teda rušia.

Príklad návrhu šesťvrstvovej dosky

1. Pre šesťvrstvové platne je výhodná schéma 3;

analýza:

(1) Pretože signálna vrstva susedí s referenčnou rovinou spätného toku a S1, S2 a S3 susedia s pozemnou rovinou, dosahuje sa najlepší účinok rušenia magnetického toku. Preto je preferovanou smerovacou vrstvou S2, po ktorej nasledujú S3 a S1.

(2) Výkonová rovina susedí s rovinou GND, vzdialenosť medzi rovinami je veľmi malá a má najlepší účinok rušenia magnetického toku a nízku impedanciu roviny výkonu.

(3) Hlavný zdroj napájania a jemu zodpovedajúca podlahová tkanina sa nachádzajú vo vrstve 4 a 5. Keď je nastavená hrúbka vrstvy, vzdialenosť medzi S2-P by sa mala zväčšiť a vzdialenosť medzi P-G2 by sa mala zmenšiť (vzdialenosť medzi vrstvou G1-S2 by sa malo zodpovedajúcim spôsobom znížiť), aby sa znížila impedancia výkonovej roviny a vplyv napájacieho zdroja na S2.

2. Keď sú náklady vysoké, je možné prijať schému 1;

analýza:

(1) Pretože signálna vrstva susedí s referenčnou rovinou spätného toku a S1 a S2 susedia so základnou rovinou, má táto štruktúra najlepší účinok rušenia magnetického toku;

(2) Vzhľadom na zlý účinok rušenia magnetického toku a vysokú impedanciu výkonovej roviny z výkonovej roviny do roviny GND cez S3 a S2;

(3) Preferovaná vrstva elektroinštalácie S1 a S2, za ktorou nasledujú S3 a S4.

3. Pri šesťvrstvových doskách možnosť 4

analýza:

Schéma 4 je vhodnejšia ako schéma 3 pre miestne, malý počet požiadaviek na signál, ktoré môžu poskytnúť vynikajúcu vrstvu zapojenia S2.

4. Najhorší efekt EMC, schéma,analýza:

V tejto štruktúre sú S1 a S2 priľahlé, S3 a S4 susedia a S3 a S4 nie sú priľahlé k základnej rovine, takže účinok rušenia magnetického toku je zlý.

Czáver

Špecifické princípy návrhu vrstvy PCB:

(1) Pod povrchom súčiastky a zváracou plochou je úplná základná rovina (štít);

(2) Pokúste sa vyhnúť priamemu susedeniu dvoch signálnych vrstiev;

(3) Všetky signálne vrstvy pokiaľ možno priliehajú k základnej rovine;