EMI muammolarini hal qilishning ko’plab usullari mavjud. Zamonaviy EMI bostirish usullari quyidagilarni o’z ichiga oladi: EMI bostirish qoplamalaridan foydalanish, tegishli EMI bostirish qismlarini tanlash va EMI simulyatsiyasi dizayni. Eng asosiysidan boshlab PCB sxema bo’yicha, ushbu maqolada EMI nurlanishini boshqarishda tenglikni qatlamli stacking roli va dizayn usullari muhokama qilinadi.

Tegishli sig’imdagi kondansatörlarni IC ning quvvat manbai pinlari yaqinida oqilona joylashtirish IC chiqish kuchlanishini tezroq o’sishiga olib kelishi mumkin. Biroq, muammo shu bilan tugamaydi. Kondensatorlarning chastotali javobi cheklanganligi sababli, bu kondansatörlarni to’liq chastota diapazonida IC chiqishini toza boshqarish uchun zarur bo’lgan harmonik quvvatni ishlab chiqara olmaydi. Bunga qo’shimcha ravishda, quvvat shinasida hosil bo’lgan vaqtinchalik kuchlanish ajratish yo’lining induktorida kuchlanish pasayishini hosil qiladi. Ushbu vaqtinchalik kuchlanishlar asosiy umumiy rejim EMI shovqin manbalari hisoblanadi. Bu muammolarni qanday hal qilishimiz kerak?

Elektron platamizdagi ICga kelsak, IC atrofidagi quvvat qatlamini mukammal yuqori chastotali kondansatör sifatida ko’rish mumkin, bu diskret kondansatör tomonidan sizib chiqqan energiyaning bir qismini to’plashi mumkin, bu toza elektr energiyasini yuqori chastotali energiya bilan ta’minlaydi. chiqish. Bundan tashqari, yaxshi quvvat qatlamining indüktansı kichik bo’lishi kerak, shuning uchun indüktans tomonidan sintez qilingan vaqtinchalik signal ham kichik bo’lib, shu bilan umumiy rejim EMIni kamaytiradi.

Albatta, quvvat qatlami va IC quvvat pinining ulanishi imkon qadar qisqa bo’lishi kerak, chunki raqamli signalning ko’tarilgan qirrasi tezroq va tezroq bo’lib bormoqda va uni to’g’ridan-to’g’ri IC quvvati bo’lgan padga ulash yaxshidir. pin joylashgan. Buni alohida muhokama qilish kerak.

Umumiy rejimdagi EMIni boshqarish uchun quvvat tekisligi ajratishga yordam berishi va etarlicha past indüktansga ega bo’lishi kerak. Ushbu quvvat samolyoti yaxshi mo’ljallangan bir juft quvvat samolyoti bo’lishi kerak. Kimdir so’rashi mumkin, qanchalik yaxshi? Savolga javob elektr ta’minotining qatlamlanishiga, qatlamlar orasidagi materiallarga va ish chastotasiga (ya’ni, IC ning ko’tarilish vaqtining funktsiyasi) bog’liq. Odatda, quvvat qatlamining oralig’i 6mil, interlayer esa FR4 materialidir, har kvadrat dyuym uchun quvvat qatlamining ekvivalent sig’imi taxminan 75pF ni tashkil qiladi. Shubhasiz, qatlam oralig’i qanchalik kichik bo’lsa, sig’im shunchalik katta bo’ladi.

Ko’tarilish vaqti 100 dan 300 ps gacha bo’lgan qurilmalar unchalik ko’p emas, ammo hozirgi IC rivojlanish tezligiga ko’ra, ko’tarilish vaqti 100 dan 300 ps gacha bo’lgan qurilmalar yuqori ulushni egallaydi. Ko’tarilish vaqti 100 dan 300 ps gacha bo’lgan sxemalar uchun 3mil qatlam oralig’i endi ko’pgina ilovalar uchun mos kelmaydi. O’sha paytda qatlamlar oralig’i 1 milyadan kam bo’lgan qatlam texnologiyasidan foydalanish va FR4 dielektrik materiallarini yuqori dielektrik o’tkazuvchanlikdagi materiallar bilan almashtirish kerak edi. Endi keramika va seramika plastmassalari 100 dan 300 ps gacha ko’tarilish vaqti davrlarining dizayn talablariga javob berishi mumkin.

Kelajakda yangi materiallar va yangi usullar qo’llanilishi mumkin bo’lsa-da, bugungi kunda keng tarqalgan 1 dan 3 ns gacha ko’tarilish davrlari, 3 dan 6 milyagacha qatlam oralig’i va FR4 dielektrik materiallari uchun odatda yuqori darajadagi harmoniklarni boshqarish va vaqtinchalik signalni etarlicha past qilish kifoya qiladi. , ya’ni umumiy rejim EMI juda past darajada kamayishi mumkin. Ushbu maqolada keltirilgan PCB qatlamli stacking dizayn misollari qatlamlar oralig’ini 3 dan 6 milyagacha o’z ichiga oladi.

Elektromagnit himoya

Signal izlari nuqtai nazaridan, yaxshi qatlam strategiyasi barcha signal izlarini bir yoki bir nechta qatlamlarga qo’yish bo’lishi kerak, bu qatlamlar quvvat qatlami yoki zamin qatlami yonida. Elektr ta’minoti uchun yaxshi qatlam strategiyasi bo’lishi kerakki, quvvat qatlami zamin qatlamiga ulashgan va quvvat qatlami va zamin qatlami orasidagi masofa imkon qadar kichik bo’lishi kerak. Buni biz “qatlamlash” strategiyasi deb ataymiz.

PCB stacking

Qanday turdagi stacking strategiyasi EMIni himoya qilish va bostirishga yordam beradi? Quyidagi qatlamli stacking sxemasi elektr ta’minoti oqimining bir qatlamda oqishi va bitta kuchlanish yoki bir nechta kuchlanish bir xil qatlamning turli qismlarida taqsimlanishini nazarda tutadi. Bir nechta quvvat qatlamlari ishi keyinroq muhokama qilinadi.

4 qavatli taxta

4 qavatli taxta dizayni bilan bog’liq bir nechta mumkin bo’lgan muammolar mavjud. Avvalo, qalinligi 62 mil bo’lgan an’anaviy to’rt qavatli taxta, signal qatlami tashqi qatlamda bo’lsa ham, quvvat va zamin qatlamlari ichki qatlamda bo’lsa ham, quvvat qatlami va zamin qatlami orasidagi masofa. hali juda katta.

Agar xarajat talabi birinchi bo’lsa, an’anaviy 4 qatlamli taxtaga quyidagi ikkita muqobil variantni ko’rib chiqishingiz mumkin. Ushbu ikkita yechim EMI bostirish ish faoliyatini yaxshilashi mumkin, ammo ular faqat platadagi komponent zichligi etarlicha past bo’lgan va komponentlar atrofida etarli maydon mavjud bo’lgan ilovalar uchun javob beradi (kerakli quvvat mis qatlamini joylashtiring).

Birinchi variant birinchi tanlovdir. PCB ning tashqi qatlamlari barcha tuproq qatlamlari va o’rta ikkita qatlam signal / quvvat qatlamlaridir. Signal qatlamidagi quvvat manbai keng chiziq bilan yo’naltiriladi, bu elektr ta’minoti oqimining yo’l empedansini past qiladi va signal mikrostrip yo’lining empedansi ham past bo’ladi. EMI nazorati nuqtai nazaridan, bu mavjud bo’lgan eng yaxshi 4 qatlamli PCB tuzilishi. Ikkinchi sxemada tashqi qatlam quvvat va tuproqdan foydalanadi, o’rta ikki qatlam esa signallardan foydalanadi. An’anaviy 4 qatlamli taxta bilan taqqoslaganda, yaxshilanish kichikroq va qatlamlararo empedans an’anaviy 4 qatlamli taxta kabi zaifdir.

Agar iz impedansini nazorat qilish bo’lsangiz, yuqoridagi istifleme sxemasi kuch va zamin mis orollari ostida izlarini tartibga solish uchun juda ehtiyot bo’lish kerak. Bundan tashqari, elektr ta’minoti yoki zamin qatlamidagi mis orollari doimiy va past chastotali ulanishni ta’minlash uchun iloji boricha o’zaro bog’langan bo’lishi kerak.

6 qavatli taxta

Agar 4 qavatli taxtadagi komponentlarning zichligi nisbatan yuqori bo’lsa, 6 qatlamli taxta eng yaxshisidir. Biroq, 6 qatlamli taxtali dizayndagi ba’zi stacking sxemalari elektromagnit maydonni himoya qilish uchun etarlicha yaxshi emas va quvvat avtobusining vaqtinchalik signalini kamaytirishga juda oz ta’sir qiladi. Quyida ikkita misol muhokama qilinadi.

Birinchi holda, elektr ta’minoti va tuproq mos ravishda 2 va 5-qavatlarga joylashtiriladi. Elektr ta’minotining mis qoplamasining yuqori empedansi tufayli EMI nurlanishining umumiy rejimini nazorat qilish juda noqulay. Biroq, signal empedansini nazorat qilish nuqtai nazaridan, bu usul juda to’g’ri.