Көпқабатты ПХД дизайнындағы EMI мәселесін қалай шешуге болады?

Көп қабатты ПХД жобалау кезінде EMI ​​мәселесін қалай шешуге болатынын білесіз бе?

Айта берейін!

EMI мәселелерін шешудің көптеген жолдары бар.Қазіргі заманғы EMI басу әдістері мыналарды қамтиды: EMI басу жабынын пайдалану, сәйкес EMI басу бөліктерін таңдау және EMI ​​модельдеу дизайны.Ең негізгі ПХД орналасуына негізделе отырып, бұл мақалада ЭМИ сәулеленуін және ПХД жобалау дағдыларын басқарудағы ПХД дестесінің функциясы талқыланады.

қуат автобусы

IC шығыс кернеуінің секіруін IC қуат түйреуішінің жанында сәйкес сыйымдылықты орналастыру арқылы жеделдетуге болады.Дегенмен бұл мәселенің соңы емес.Конденсатордың шектеулі жиілік реакциясына байланысты конденсатор IC шығысын толық жиілік диапазонында таза жүргізу үшін қажетті гармоникалық қуатты генерациялау мүмкін емес.Сонымен қатар, қуат шинасында пайда болған өтпелі кернеу ажырату жолының индуктивтілігінің екі ұшында кернеудің төмендеуіне әкеледі.Бұл өтпелі кернеулер негізгі жалпы режимдегі EMI кедергі көздері болып табылады.Бұл мәселелерді қалай шеше аламыз?

Біздің схемадағы IC жағдайында, IC айналасындағы қуат қабатын таза шығу үшін жоғары жиілікті энергиямен қамтамасыз ететін дискретті конденсатордан ағып кеткен энергияны жинай алатын жақсы жоғары жиілікті конденсатор ретінде қарастыруға болады.Сонымен қатар, жақсы қуат қабатының индуктивтілігі аз, сондықтан индуктор арқылы синтезделген өтпелі сигнал да аз, осылайша жалпы режим EMI азайтады.

Әрине, қуат көзі қабаты мен IC қуат көзінің түйреуіш арасындағы байланыс мүмкіндігінше қысқа болуы керек, өйткені цифрлық сигналдың көтерілу жиегі жылдамырақ және жылдамырақ.Оны бөлек талқылауды қажет ететін IC қуат түйреуіші орналасқан төсемге тікелей қосқан дұрыс.

Жалпы EMI режимін басқару үшін қуат қабаты ажыратуға көмектесетін және жеткілікті төмен индуктивтілікке ие болатын жақсы жобаланған қуат қабаттары жұбы болуы керек.Кейбіреулер сұрақ қоюы мүмкін, бұл қаншалықты жақсы?Жауап қуат деңгейіне, қабаттар арасындағы материалға және жұмыс жиілігіне байланысты (яғни, IC көтерілу уақытының функциясы).Жалпы алғанда, қуат қабаттарының аралығы 6 миль, ал аралық қабат - FR4 материалы, сондықтан қуат қабатының шаршы дюйміне балама сыйымдылық шамамен 75pF құрайды.Әлбетте, қабат аралығы неғұрлым аз болса, сыйымдылық соғұрлым үлкен болады.

Көтеру уақыты 100-300ps болатын құрылғылар көп емес, бірақ IC-нің қазіргі даму қарқынына сәйкес 100-300ps диапазонында көтерілу уақыты бар құрылғылар жоғары үлесті алады.100-ден 300 PS көтерілу уақыты бар тізбектер үшін 3 миль қабат аралығы енді көптеген қолданбалар үшін қолданылмайды.Бұл кезде қабат аралық аралықтары 1 мильден аз болатын деламинация технологиясын қабылдау және FR4 диэлектрлік материалын жоғары диэлектрлік өткізгіштігі бар материалмен ауыстыру қажет.Енді керамика мен құмыра пластиктері 100-ден 300 сек дейін көтерілу уақытының тізбектерінің дизайн талаптарына жауап бере алады.

Болашақта жаңа материалдар мен әдістер қолданылуы мүмкін болса да, 1-ден 3 нс дейін көтерілу уақытының жалпы схемалары, 3-тен 6 миль қабат аралығы және FR4 диэлектрлік материалдар әдетте жоғары гармонияларды өңдеуге және өтпелі сигналдарды жеткілікті түрде төмен етуге жеткілікті, яғни , жалпы режим EMI өте төмен төмендетуге болады.Бұл мақалада ПХД қабаттасуының жобалық мысалы келтірілген және қабат аралығы 3-тен 6 мильге дейін деп есептеледі.

электромагниттік экрандау

Сигналдарды бағыттау тұрғысынан барлық сигнал іздерін қуат қабатының немесе жер жазықтығының жанында орналасқан бір немесе бірнеше қабаттарға орналастыру жақсы қабаттастыру стратегиясы болуы керек.Электрмен жабдықтау үшін жақсы қабаттастыру стратегиясы қуат қабаты жер жазықтығына іргелес болуы керек, ал қуат қабаты мен жер жазықтығы арасындағы қашықтық мүмкіндігінше аз болуы керек, мұны біз «қабат» стратегиясы деп атаймыз.

ПХД дестесі

Қандай жинақтау стратегиясы EMI-ны қорғауға және басуға көмектеседі?Келесі қабаттастыру схемасы қоректендіру тогы бір қабатта ағып, бір кернеу немесе бірнеше кернеулер бір қабаттың әртүрлі бөліктерінде таратылады деп болжайды.Бірнеше қуат қабаттарының жағдайы кейінірек талқыланады.

4 қабатты табақша

4 қабатты ламинаттарды жобалауда кейбір ықтимал проблемалар бар.Ең алдымен, сигнал қабаты сыртқы қабатта, ал қуат пен жер жазықтығы ішкі қабатта болса да, қуат қабаты мен жер жазықтығы арасындағы қашықтық әлі де тым үлкен.

Егер шығын талабы бірінші болса, дәстүрлі 4 қабатты тақтаға келесі екі балама қарастырылуы мүмкін.Олардың екеуі де EMI ​​басу өнімділігін жақсарта алады, бірақ олар тақтадағы құрамдастардың тығыздығы жеткілікті төмен және құрамдас бөліктердің айналасында жеткілікті алаң болған жағдайда ғана жарамды (қуатпен қамтамасыз ету үшін қажетті мыс жабынын орналастыру үшін).

Біріншісі - қолайлы схема.ПХД сыртқы қабаттары барлық қабаттар, ал ортаңғы екі қабат сигнал/қуат қабаттары болып табылады.Сигнал қабатындағы қорек көзі кең желілермен бағытталады, бұл қоректендіру тоғының жол кедергісін төмен және сигнал микрожолақ жолының кедергісін төмен етеді.EMI бақылауы тұрғысынан бұл ең жақсы 4 қабатты ПХД құрылымы.Екінші схемада сыртқы қабат қуат пен жерді, ал ортаңғы екі қабат сигналды тасымалдайды.Дәстүрлі 4-қабатты тақтамен салыстырғанда, бұл схеманың жетілдірілуі азырақ, ал қабат аралық кедергі дәстүрлі 4-қабатты тақтадағыдай жақсы емес.

сым кедергі бақылауға болса, жоғарыда стектеу схемасы электрмен жабдықтау және жерге тұйықтау мыс аралының астында сымдарды төсеу үшін өте мұқият болуы керек.Сонымен қатар, тұрақты ток пен төмен жиілік арасындағы байланысты қамтамасыз ету үшін қуат көзіндегі немесе қабаттағы мыс аралы мүмкіндігінше өзара байланысты болуы керек.

6 қабатты табақ

4 қабатты тақтадағы компоненттердің тығыздығы үлкен болса, 6 қабатты пластина жақсырақ.Дегенмен, 6-қабатты тақтаны жобалау кезінде кейбір қабаттасу схемаларының экрандау әсері жеткілікті жақсы емес, ал қуат шинасының өтпелі сигналы төмендемейді.Төменде екі мысал талқыланады.

Бірінші жағдайда электрмен жабдықтау және жер сәйкесінше екінші және бесінші қабаттарға орналастырылады.Мыс қапталған электрмен жабдықтаудың кедергісі жоғары болғандықтан, жалпы режимдегі EMI сәулеленуін басқару өте қолайсыз.Дегенмен, сигнал кедергісін басқару тұрғысынан бұл әдіс өте дұрыс.

Екінші мысалда қуат көзі мен жер сәйкесінше үшінші және төртінші қабаттарға орналастырылған.Бұл дизайн электрмен жабдықтаудың мыс қапталған кедергісі мәселесін шешеді.1-қабат пен 6-қабаттың электромагниттік экрандаудың нашар өнімділігіне байланысты дифференциалды режим EMI артады.Егер екі сыртқы қабаттағы сигнал желілерінің саны ең аз болса және сызықтардың ұзындығы өте қысқа болса (сигналдың ең жоғары гармоникалық толқын ұзындығының 1/20-ден аз), дизайн дифференциалдық режим EMI мәселесін шеше алады.Нәтижелер EMI дифференциалды режимін басу әсіресе сыртқы қабат мысмен толтырылғанда және мыс қапталған аймақ жерге қосылғанда жақсы болатынын көрсетеді (әрбір 1/20 толқын ұзындығы аралығы).Жоғарыда айтылғандай, мыс төселеді


Жіберу уақыты: 29 шілде 2020 ж