Көп қабатты ПХД дизайнында EMI мәселесін қалай шешуге болады?

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

Айтуға рұқсат етіңіз!

EMI мәселелерін шешудің көптеген жолдары бар. Заманауи EMI сөндіру әдістері мыналарды қамтиды: EMI сөндіру жабынын қолдану, тиісті EMI сөндіру бөліктерін таңдау және EMI ​​модельдеу дизайны. ПХД максималды негізіне сүйене отырып, бұл құжат EMI сәулеленуін және ПХД жобалау дағдыларын басқарудағы ПХД стекінің қызметін талқылады.

қуат автобусы

IC-нің шығу кернеуінің жылдамдығын IC-нің қуат істікшесінің жанына тиісті сыйымдылықты орналастыру арқылы жеделдетуге болады. Алайда, бұл мәселенің соңы емес. Конденсатордың шектеулі жиіліктік реакциясына байланысты конденсатордың толық жиілік жолағында таза шығуы үшін қажетті гармоникалық қуатты қалыптастыру мүмкін емес. Сонымен қатар, электр шинасында пайда болған өтпелі кернеу ыдырау жолының индуктивтілігінің екі ұшында да кернеудің төмендеуіне әкеледі. Бұл өтпелі кернеулер негізгі жалпы режим режимі болып табылады. Бұл мәселелерді қалай шешуге болады?

Біздің электрлік тақтамызда IC болған жағдайда, таза айналдыру үшін жоғары жиілікті энергиямен қамтамасыз ететін дискретті конденсатордан ағып кететін энергияны жинай алатын жақсы жиілікті конденсатор деп қарастыруға болады. Сонымен қатар, жақсы қуат қабатының индуктивтілігі аз, сондықтан индуктор арқылы синтезделетін өтпелі сигнал да аз, сондықтан EMI жалпы режимін азайтады.

Әрине, электрмен жабдықтау қабаты мен IC қуат көзінің істікшесі арасындағы байланыс мүмкіндігінше қысқа болуы керек, өйткені сандық сигналдың жоғарылау жиегі тезірек және тезірек болады. Оны IC қуат көзінің штепсельдері орналасқан тақтадан тікелей жалғаған дұрыс, оны бөлек талқылау қажет.

Жалпы EMI режимін басқару үшін қуат қабаты бөлуге көмектесетін және жеткілікті төмен индуктивтілікке ие болу үшін жақсы жобаланған қуат қабаты болуы керек. Кейбіреулер сұрауы мүмкін, бұл қаншалықты жақсы? Жауап қуат қабатына, қабаттар арасындағы материалға және жұмыс жиілігіне байланысты (яғни, IC көтерілу уақытының функциясы). Жалпы алғанда, қуат қабаттарының арақашықтығы 6 мильді құрайды, ал аралық қабат FR4 материалы болып табылады, сондықтан қуат қабатының шаршы дюйміне эквивалентті сыйымдылық шамамен 75pF құрайды. Әлбетте, қабаттың ара қашықтығы неғұрлым аз болса, сыйымдылық үлкенірек болады.

Көтерілу уақыты 100-300ps болатын құрылғылар көп емес, бірақ IC дамуының қазіргі жылдамдығына сәйкес, көтерілу уақыты 100-300ps аралығында болатын құрылғылар үлкен үлесті алады. 100-ден 300 PS-ге дейінгі тізбектер үшін 3 миль аралығының артуы енді көптеген қосымшалар үшін қолданылмайды. Сол кезде қабат аралықтары 1 мильден аспайтын деламинация технологиясын қабылдап, FR4 диэлектрик материалын диэлектрик өтімділігі жоғары материалмен ауыстыру қажет. Енді керамика мен ыдыстағы пластмассалар 100-ден 300-ге дейінгі уақыт тізбектерінің дизайн талаптарына жауап бере алады.

Болашақта жаңа материалдар мен әдістер қолданылуы мүмкін болса да, жоғары деңгейлі гармоникалармен жұмыс жасау және өтпелі сигналдарды жеткілікті төмен ету үшін әдетте 1-ден 3 с-қа дейінгі уақыт тізбектері, 3-тен 6 миль қабат аралықтары және FR4 диэлектрик материалдары жеткілікті. , жалпы режимді өте төмен төмендетуге болады. Бұл жұмыста ПХД қабаттарының құрылымдық үлгісі келтірілген, ал қабат аралығы 3-тен 6 мильге дейін болады.

электромагниттік қорғаныс

Сигналды бағыттау тұрғысынан, барлық қабаттарға қуат қабаты немесе жер үсті жазықтығының жанында орналасқан бір немесе бірнеше қабаттарға орналастырудың жақсы стратегиясы болуы керек. Электрмен жабдықтау үшін электрмен жабдықтаудың жақсы стратегиясы электр қабаты жер жазықтығына жақын орналасуы керек, ал электр қабаты мен жердегі жазықтық арасындағы қашықтық мүмкіндігінше аз болуы керек, оны біз «қабаттау» стратегиясы деп атаймыз.

ПХД стегі

Қандай қабаттастыру стратегиясы EMI-ді қорғауға және басуға көмектеседі? Төмендегі қабаттасқан қабаттасу схемасы қорек көзі бір қабатқа ағып, бір кернеу немесе бірнеше кернеулер бір қабаттың әр түрлі бөліктеріне таралады деп болжайды. Бірнеше қуат қабаттарының жағдайы кейінірек талқыланады.

4-табақша

4 қабатты ламинаттың дизайнында кейбір ықтимал проблемалар бар. Біріншіден, егер сигнал қабаты сыртқы қабатта болса және қуат пен жердің жазықтығы ішкі қабатта болса да, қуат қабаты мен жер жазықтығы арасындағы қашықтық әлі де үлкен.

Егер шығындар талабы бірінші болса, дәстүрлі 4-тақтаға келесі екі балама қарастыруға болады. Олардың екеуі де EMI-ді басу өнімділігін жақсарта алады, бірақ олар тек тақтадағы компоненттердің тығыздығы жеткіліксіз болған жағдайда және компоненттердің айналасында жеткілікті алаң болған жағдайда ғана жарамды (электрмен жабдықтауға қажетті мыс жабынын орналастыру үшін).

Біріншісі - қалаған схема. ПХД-ның сыртқы қабаттары - барлық қабаттар, ал ортаңғы екі қабат - сигналдық / қуат қабаттары. Сигнал қабатындағы қуат көзі кең сызықтармен бағытталады, бұл электрмен жабдықтау тогының кедергі кедергісін төмен және сигналдың микрожолақ жолының кедергісін аз етеді. EMI басқару тұрғысынан бұл ең жақсы 4 қабатты ПХД құрылымы болып табылады. Екінші схемада сыртқы қабат қуат пен жерді, ал ортаңғы екі қабат сигнал береді. Дәстүрлі 4 қабатты тақтамен салыстырғанда, бұл схеманың жетілдірілуі аз, ал қабаттар аралық кедергі дәстүрлі 4 қабатты тақтамен бірдей жақсы емес.

Егер сымның кедергісі бақыланатын болса, жоғарыда аталған жинау схемасы электрмен жабдықтау және жерге қосу мыс аралының астына сымдарды төсеу үшін өте сақ болу керек. Сонымен қатар, электрмен жабдықтау немесе қабаттағы мыс аралдары тұрақты ток пен төмен жиілікті арасындағы байланысты қамтамасыз ету үшін мүмкіндігінше өзара байланысты болуы керек.

6 қабатты табақ

Егер 4 қабатты тақтадағы компоненттердің тығыздығы үлкен болса, 6 қабатты тақтайша жақсы. Алайда, 6 қабатты тақтаны жобалаудағы кейбір жинақтау схемаларының экрандау әсері онша жақсы емес және қуат шинасының өтпелі сигналы төмендемейді. Төменде екі мысал қарастырылады.

Бірінші жағдайда электрмен жабдықтау және жерге сәйкесінше екінші және бесінші қабаттар орналастырылады. Мыс жабынымен қоректендірудің жоғары кедергісіне байланысты EMI радиациясының жалпы режимін басқару өте қолайсыз. Алайда, сигнал импедансын басқару тұрғысынан бұл әдіс өте дұрыс.

Екінші мысалда электрмен жабдықтау және жерге сәйкесінше үшінші және төртінші қабаттар орналастырылған. Бұл дизайн электрмен жабдықтауға мыс жабыны кедергісі мәселесін шешеді. 1-ші қабат пен 6-қабаттың электромагниттік қорғаныс өнімділігі нашар болғандықтан, EMI дифференциалды режимі артады. Егер екі сыртқы қабаттардағы сигналдық сызықтардың саны ең аз болса және олардың ұзындығы өте қысқа болса (сигналдың жоғары гармоникалық толқын ұзындығының 1/20-дан аз), дизайн EMI дифференциалды режимінің мәселесін шеше алады. Нәтижелер көрсеткендей, EMI дифференциалды режимін басу, әсіресе сыртқы қабаты мысмен толтырылған және мыс жабындысы жерге тұйықталған кезде (толқын ұзындығының әрбір 1/20 интервалында) жақсы. Жоғарыда айтылғандай, мыс төселуі керек


Өткізу уақыты: 29 -20-20 шілде