Mayroong maraming mga paraan upang malutas ang mga problema sa EMI. Kabilang sa mga modernong paraan ng pagsugpo sa EMI ang: paggamit ng mga EMI suppression coatings, pagpili ng mga naaangkop na bahagi ng pagsugpo sa EMI, at EMI simulation na disenyo. Simula sa pinaka basic PCB layout, tinatalakay ng artikulong ito ang papel at mga diskarte sa disenyo ng PCB layered stacking sa pagkontrol ng EMI radiation.

Ang makatwirang paglalagay ng mga capacitor na may naaangkop na kapasidad malapit sa mga power supply pin ng IC ay maaaring gawing mas mabilis ang paglukso ng boltahe ng output ng IC. Gayunpaman, ang problema ay hindi nagtatapos dito. Dahil sa limitadong pagtugon sa dalas ng mga capacitor, ginagawa nitong hindi makabuo ng harmonic power ang mga capacitor na kinakailangan para malinis ang output ng IC sa buong frequency band. Bilang karagdagan, ang lumilipas na boltahe na nabuo sa power bus bar ay bubuo ng boltahe drop sa inductor ng decoupling path. Ang mga lumilipas na boltahe na ito ay ang pangunahing karaniwang mode na pinagmumulan ng interference ng EMI. Paano natin dapat lutasin ang mga problemang ito?

Kung tungkol sa IC sa aming circuit board, ang power layer sa paligid ng IC ay maaaring ituring na isang mahusay na high-frequency capacitor, na maaaring kolektahin ang bahagi ng enerhiya na na-leak ng discrete capacitor na nagbibigay ng high-frequency na enerhiya para sa malinis. output. Bilang karagdagan, ang inductance ng isang mahusay na layer ng kapangyarihan ay dapat na maliit, kaya ang lumilipas na signal na na-synthesize ng inductance ay maliit din, sa gayon ay binabawasan ang karaniwang mode na EMI.

Siyempre, ang koneksyon sa pagitan ng power layer at ng IC power pin ay dapat na maikli hangga’t maaari, dahil ang tumataas na gilid ng digital signal ay nagiging mas mabilis at mas mabilis, at ito ay pinakamahusay na ikonekta ito nang direkta sa pad kung saan ang IC power matatagpuan ang pin. Ito ay kailangang pag-usapan nang hiwalay.

Upang makontrol ang common-mode na EMI, ang power plane ay dapat tumulong sa pag-decoupling at may sapat na mababang inductance. Ang power plane na ito ay dapat na isang mahusay na disenyong pares ng mga power plane. Maaaring may magtanong, gaano kahusay ang mabuti? Ang sagot sa tanong ay depende sa layering ng power supply, ang mga materyales sa pagitan ng mga layer, at ang operating frequency (iyon ay, isang function ng pagtaas ng oras ng IC). Sa pangkalahatan, ang spacing ng power layer ay 6mil, at ang interlayer ay FR4 material, ang katumbas na capacitance ng power layer bawat square inch ay mga 75pF. Malinaw, ang mas maliit na layer spacing, mas malaki ang kapasidad.

Walang maraming mga aparato na may oras ng pagtaas ng 100 hanggang 300 ps, ​​ngunit ayon sa kasalukuyang bilis ng pag-unlad ng IC, ang mga aparato na may oras ng pagtaas sa hanay na 100 hanggang 300 ps ay sasakupin ang isang mataas na proporsyon. Para sa mga circuit na may tumaas na oras na 100 hanggang 300ps, 3mil layer spacing ay hindi na magiging angkop para sa karamihan ng mga application. Sa oras na iyon, kinakailangan na gumamit ng teknolohiya ng layering na may layer spacing na mas mababa sa 1 mil, at palitan ang FR4 dielectric na materyales ng mga materyales na may mataas na dielectric constants. Ngayon, ang mga keramika at ceramic na plastik ay maaaring matugunan ang mga kinakailangan sa disenyo ng 100 hanggang 300 ps na mga circuit ng pagtaas ng oras.

Bagama’t maaaring gumamit ng mga bagong materyales at bagong pamamaraan sa hinaharap, para sa mga karaniwang 1 hanggang 3ns rise time circuit ngayon, 3 hanggang 6mil na layer spacing at FR4 dielectric na materyales, kadalasan ay sapat na ito upang mahawakan ang mga high-end na harmonic at gawing sapat na mababa ang transient signal. , ibig sabihin, ang karaniwang mode na EMI ay maaaring mabawasan nang napakababa. Ang PCB layered stacking na mga halimbawa ng disenyo na ibinigay sa artikulong ito ay ipapalagay ang isang layer spacing na 3 hanggang 6 mils.

Electromagnetic shielding

Mula sa pananaw ng mga bakas ng signal, ang isang mahusay na diskarte sa layering ay dapat na ilagay ang lahat ng mga bakas ng signal sa isa o higit pang mga layer, ang mga layer na ito ay nasa tabi ng power layer o ground layer. Para sa power supply, ang isang mahusay na diskarte sa layering ay dapat na ang power layer ay katabi ng ground layer, at ang distansya sa pagitan ng power layer at ang ground layer ay maliit hangga’t maaari. Ito ang tinatawag nating “layering” na diskarte.

PCB stacking

Anong uri ng diskarte sa pagsasalansan ang makakatulong sa pagprotekta at pagsugpo sa EMI? Ipinapalagay ng sumusunod na layered stacking scheme na ang power supply ay dumadaloy sa isang layer, at ang solong boltahe o maramihang boltahe ay ipinamamahagi sa iba’t ibang bahagi ng parehong layer. Ang kaso ng maraming mga layer ng kapangyarihan ay tatalakayin sa ibang pagkakataon.

4-layer na board

Mayroong ilang mga potensyal na problema sa 4-layer na disenyo ng board. Una sa lahat, ang tradisyonal na four-layer board na may kapal na 62 mils, kahit na ang signal layer ay nasa panlabas na layer, at ang power at ground layers ay nasa inner layer, ang distansya sa pagitan ng power layer at ground layer. ay masyadong malaki.

Kung ang kailangan sa gastos ang una, maaari mong isaalang-alang ang sumusunod na dalawang alternatibo sa tradisyonal na 4-layer board. Ang dalawang solusyon na ito ay maaaring mapabuti ang pagganap ng pagsugpo sa EMI, ngunit ang mga ito ay angkop lamang para sa mga aplikasyon kung saan ang density ng bahagi sa board ay sapat na mababa at may sapat na lugar sa paligid ng mga bahagi (ilagay ang kinakailangang power copper layer).

Ang unang pagpipilian ay ang unang pagpipilian. Ang mga panlabas na layer ng PCB ay pawang mga layer ng lupa, at ang gitnang dalawang layer ay signal/power layer. Ang supply ng kuryente sa layer ng signal ay niruruta na may malawak na linya, na maaaring gawing mababa ang impedance ng landas ng supply ng kuryente, at mababa din ang impedance ng path ng signal microstrip. Mula sa pananaw ng kontrol ng EMI, ito ang pinakamahusay na 4-layer na istraktura ng PCB na magagamit. Sa pangalawang pamamaraan, ang panlabas na layer ay gumagamit ng kapangyarihan at lupa, at ang gitnang dalawang layer ay gumagamit ng mga signal. Kung ikukumpara sa tradisyonal na 4-layer board, ang improvement ay mas maliit, at ang interlayer impedance ay kasing-hirap ng tradisyonal na 4-layer board.

Kung gusto mong kontrolin ang trace impedance, dapat maging maingat ang stacking scheme sa itaas upang ayusin ang mga bakas sa ilalim ng power at ground copper islands. Bilang karagdagan, ang mga isla ng tanso sa supply ng kuryente o layer ng lupa ay dapat na magkakaugnay hangga’t maaari upang matiyak ang pagkakakonekta ng DC at mababang dalas.

6-layer na board

Kung ang density ng mga bahagi sa isang 4-layer board ay medyo mataas, ang isang 6-layer na board ay pinakamahusay. Gayunpaman, ang ilang mga stacking scheme sa 6-layer na disenyo ng board ay hindi sapat upang maprotektahan ang electromagnetic field, at may maliit na epekto sa pagbawas ng transient signal ng power bus. Dalawang halimbawa ang tinalakay sa ibaba.

Sa unang kaso, ang power supply at ground ay inilalagay sa ika-2 at ika-5 na layer ayon sa pagkakabanggit. Dahil sa mataas na impedance ng tansong patong ng suplay ng kuryente, hindi kanais-nais na kontrolin ang karaniwang mode na radiation ng EMI. Gayunpaman, mula sa punto ng view ng signal impedance control, ang paraan na ito ay napaka tama.