Kuinka käyttää PCB-kerroksista pinoamista EMF-säteilyn hallitsemiseksi?

Piirilevykerroskasauma on yksi parhaista tavoista vähentää sähkömagneettista yhteensopivuutta ja hallita sähkömagneettisia päästöjä. Se ei kuitenkaan ole riskitön. Kahta signaalikerrosta sisältävän piirilevyn suunnittelu voi johtaa siihen, että piirilevyllä ei ole riittävästi tilaa signaalien reitittämiseen, jolloin PWR-taso katkeaa. Siksi on parempi sijoittaa signaalikerrokset kahden päällekkäisen johtavan tason väliin.

Käyttämällä 6-kerroksista PCB-pinoamista

6-kerroksinen piirilevykerros on tehokas nopeiden signaalien ja hidasnopeussignaalien erottamiseen, ja sitä voidaan käyttää myös tehon eheyden parantamiseen. Sijoittamalla signaalikerros pinnan ja sisäisten johtavien kerrosten väliin se voi tehokkaasti vaimentaa sähkömagneettista häiriötä.

Virtalähteen ja maadoituksen sijoittaminen piirilevyn 2. ja 5. kerrokselle on kriittinen tekijä EMI-säteilyn hallinnassa. Tämä sijoitus on edullinen, koska virtalähteen kupariresistanssi on korkea, mikä voi vaikuttaa yhteismuotoisen EMI:n hallintaan.

On olemassa erilaisia 6-kerroksisten PCB-pinojen kokoonpanoja, jotka ovat hyödyllisiä eri sovelluksissa. 6-kerroksinen PCB-pinoaminen olisi suunniteltava asianmukaisia sovellusmäärityksiä varten. Sitten se on testattava perusteellisesti sen toimivuuden varmistamiseksi. Tämän jälkeen suunnittelusta tehdään sininen tuloste, joka ohjaa valmistusprosessia.

Piirilevyt olivat ennen yksikerroksisia levyjä, joissa ei ollut läpivientejä ja kellotaajuudet olivat sadan kHz:n alueella. Nykyään niissä voi olla jopa 50 kerrosta, ja komponentit on sijoitettu kerrosten väliin ja molemmille puolille. Signaalinopeudet ovat nousseet yli 28 Gb/S. Kiinteäkerroksisen kasauksen edut ovat lukuisat. Niillä voidaan vähentää säteilyä, parantaa ristikkäisviestintää ja minimoida impedanssiongelmat.

Ydinlaminoidun levyn käyttö

Ydinlaminoidun piirilevyn käyttö on erinomainen tapa suojata elektroniikkaa EMI-säteilyltä. Tämäntyyppinen säteily aiheutuu nopeasti muuttuvista virroista. Nämä virrat muodostavat silmukoita ja säteilevät kohinaa, kun ne muuttuvat nopeasti. Säteilyn hallitsemiseksi kannattaa käyttää ydinlaminoitua levyä, jonka dielektrisyysvakio on alhainen.

Sähkömagneettisia häiriöitä aiheuttavat useat eri lähteet. Yleisin on laajakaistainen sähkömagneettinen häiriö, jota esiintyy radiotaajuuksilla. Sitä syntyy useista lähteistä, kuten virtapiireistä, sähkölinjoista ja lampuista. Se voi vahingoittaa teollisuuslaitteita ja vähentää tuottavuutta.

Ydinlaminoidussa levyssä voi olla EMI:tä vähentäviä piirejä. Kukin sähkömagneettista häiriötä vähentävä piiri koostuu vastuksesta ja kondensaattorista. Se voi sisältää myös kytkentälaitteen. Ohjauspiiriyksikkö ohjaa kutakin EMI-vaimennuspiiriä lähettämällä valinta- ja ohjaussignaaleja EMI-vaimennuspiireille.

Impedanssin yhteensopimattomuus

Piirilevyjen kerrostetut pinot ovat erinomainen tapa parantaa EMI:n hallintaa. Ne voivat auttaa hillitsemään sähkö- ja magneettikenttiä ja samalla minimoimaan common-mode EMI:n. Parhaassa pinossa on kiinteät virta- ja maatasot uloimmilla kerroksilla. Komponenttien liittäminen näihin tasoihin on nopeampaa ja helpompaa kuin tehopuiden reitittäminen. Sen vastineena on kuitenkin monimutkaisuuden ja valmistuskustannusten lisääntyminen. Monikerroksiset piirilevyt ovat kalliita, mutta hyödyt voivat olla kompromissia suuremmat. Parhaat tulokset saat, kun työskentelet kokeneen piirilevyjen toimittajan kanssa.

Piirilevyn kerrostetun pinoamisen suunnittelu on olennainen osa signaalin eheysprosessia. Tämä prosessi edellyttää mekaanisten ja sähköisten suorituskykyvaatimusten huolellista huomioon ottamista. Piirilevysuunnittelija tekee tiivistä yhteistyötä valmistajan kanssa parhaan mahdollisen piirilevyn luomiseksi. Loppujen lopuksi piirilevykerroskokonaisuuden pitäisi pystyä reitittämään kaikki signaalit onnistuneesti, pitämään signaalin eheyssäännöt koskemattomina ja tarjoamaan riittävät virta- ja maadoituskerrokset.

Piirilevyn kerroksellinen pinoaminen voi auttaa vähentämään EMI-säteilyä ja parantamaan signaalin laatua. Se voi myös tarjota irrottavan tehoväylän. Vaikka kaikkiin EMI-ongelmiin ei ole yhtä ratkaisua, on olemassa useita hyviä vaihtoehtoja piirilevyjen kerrostettujen pinojen optimoimiseksi.

Jälkien erottelu

Yksi parhaista tavoista hallita EMI-säteilyä on käyttää kerrosten päällekkäisyyttä piirilevysuunnittelussa. Tässä tekniikassa maataso ja signaalikerrokset sijoitetaan vierekkäin. Näin ne toimivat suojina sisemmille signaalikerroksille, mikä auttaa vähentämään yhteismuotoista säteilyä. Lisäksi kerrospinoaminen on lämmönhallinnan kannalta paljon tehokkaampi kuin yksitasoinen piirilevy.

Sen lisäksi, että piirilevyn kerroksellinen pinoaminen on tehokasta EMI-säteilyn hillitsemisessä, piirilevyn kerroksellinen pinoaminen auttaa myös parantamaan komponenttien tiheyttä. Tämä tapahtuu varmistamalla, että komponenttien ympärillä on enemmän tilaa. Tämä voi myös vähentää yhteismuotoista EMI:tä.

EMI-säteilyn vähentämiseksi piirilevysuunnittelussa tulisi olla neljä tai useampia kerroksia. Nelikerroksinen levy tuottaa 15 dB vähemmän säteilyä kuin kaksikerroksinen levy. On tärkeää sijoittaa signaalikerros lähelle tehotasoa. Hyvien ohjelmistojen käyttö piirilevysuunnittelussa voi auttaa oikeiden materiaalien valinnassa ja impedanssilaskelmien suorittamisessa.