EMI 억제를 위한 레이어드 스택 설계의 역할 분석

레이어드 스택 설계는 신호 무결성을 개선하고 EMI를 줄이기 위해 여러 레이어로 구성된 PCB를 사용하는 프로세스입니다. 예를 들어 범용 고성능 6층 기판은 첫 번째와 여섯 번째 레이어를 접지 및 전원 레이어로 배치합니다. 이 두 레이어 사이에는 뛰어난 EMI 억제 기능을 제공하는 중앙 이중 마이크로 스트립 신호 라인 레이어가 있습니다. 그러나 이 설계에는 트레이스 레이어의 두께가 두 층에 불과하다는 단점이 있습니다. 기존의 6층 기판은 외부 트레이스가 짧아 EMI를 줄일 수 있습니다.

임피던스 분석 도구

PCB의 EMI에 대한 민감성을 최소화할 수 있는 PCB 설계 툴을 찾고 있다면 제대로 찾아 오셨습니다. 임피던스 분석 소프트웨어는 PCB에 적합한 소재를 결정하고 EMI를 억제할 가능성이 가장 높은 구성을 결정하는 데 도움이 됩니다. 또한 이러한 도구를 사용하면 EMI의 영향을 최소화하는 방식으로 PCB의 레이어 스택을 설계할 수 있습니다.

PCB 적층 스택 설계와 관련하여 많은 제조업체에서 EMI는 종종 주요 관심사입니다. 이 문제를 줄이기 위해 인접한 레이어 간 간격이 3~6밀리미터인 PCB 레이어 스택 설계를 사용할 수 있습니다. 이 설계 기법은 공통 모드 EMI를 최소화하는 데 도움이 될 수 있습니다.

평면 및 신호 레이어 배열

PCB를 설계할 때는 평면 및 신호 레이어의 배열을 고려하는 것이 중요합니다. 이는 EMI의 영향을 최소화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 일반적으로 신호 레이어는 전원 및 접지면에 인접하여 배치해야 합니다. 이렇게 하면 열 관리가 더 잘됩니다. 신호 레이어의 컨덕터는 능동 또는 수동 냉각을 통해 열을 발산할 수 있습니다. 마찬가지로 여러 개의 플레인과 레이어를 사용하면 신호 레이어와 전원 및 접지 플레인 사이의 직접 경로 수를 최소화하여 EMI를 억제하는 데 도움이 됩니다.

가장 인기 있는 PCB 레이어 스택 설계 중 하나는 6층 PCB 스택입니다. 이 설계는 저속 트레이스에 대한 차폐를 제공하며 직교 또는 듀얼 밴드 신호 라우팅에 이상적입니다. 이상적으로는 고속 아날로그 또는 디지털 신호는 외부 레이어에서 라우팅해야 합니다.

임피던스 매칭

PCB 레이어드 스택 설계는 EMI를 억제하는 데 유용한 도구가 될 수 있습니다. 레이어드 구조는 우수한 전계 억제 및 평면 세트를 제공합니다. 레이어드 구조는 낮은 임피던스로 GND에 직접 연결할 수 있으므로 비아가 필요하지 않습니다. 또한 더 많은 레이어 수를 사용할 수 있습니다.

PCB 설계에서 가장 중요한 측면 중 하나는 임피던스 정합입니다. 임피던스 정합을 통해 PCB 트레이스가 기판 소재와 일치하도록 하여 신호 강도를 필요한 범위 내에서 유지할 수 있습니다. 스위칭 속도가 증가함에 따라 신호 무결성은 점점 더 중요해지고 있습니다. 이것이 인쇄 회로 기판을 더 이상 점 대 점 연결로 취급할 수 없는 이유 중 하나입니다. 신호가 트레이스를 따라 이동하기 때문에 임피던스가 크게 변하여 신호가 다시 소스로 반사될 수 있습니다.

PCB 레이어 스택을 설계할 때는 전원 공급 장치의 인덕턴스를 고려하는 것이 중요합니다. 전원 공급 장치의 구리 저항이 높으면 차동 모드 EMI가 발생할 가능성이 높아집니다. 이 문제를 최소화하면 더 적은 수의 신호 라인과 더 짧은 트레이스 길이를 가진 회로를 설계할 수 있습니다.

임피던스 라우팅 제어

전자 회로 설계에서 제어 임피던스 라우팅은 중요한 고려 사항입니다. 제어 임피던스 라우팅은 레이어드 스택 업 전략을 사용하여 달성할 수 있습니다. 레이어드 스택 업 설계에서는 여러 개의 전원 플레인 대신 단일 전원 플레인이 공급 전류를 전달하는 데 사용됩니다. 이 설계에는 몇 가지 장점이 있습니다. 그 중 하나는 EMI를 방지할 수 있다는 점입니다.

제어 임피던스 라우팅은 EMI 억제를 위한 중요한 설계 요소입니다. 3~6밀리미터로 분리된 평면을 사용하면 자기장과 전기장을 억제하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 이러한 유형의 설계는 공통 모드 EMI를 낮추는 데 도움이 될 수 있습니다.

민감한 흔적 보호

Layered stack design is a critical element in suppressing EMI. A good board stack-up can achieve good field containment and provide a good set of planes. But, it must be designed carefully to avoid causing EMC problems.

Generally, a 3 to 6-mil separated plane can suppress high-end harmonics, low transients, and common-mode EMI. However, this approach is not suitable for suppressing EMI caused by low-frequency noises. A three to six-mil-spaced stack up can only suppress EMI if the plane spacing is equal to or greater than the trace width.

A high-performance general-purpose six-layer board design lays the first and sixth layers as the ground. The third and fourth layers take the power supply. In between, a centered double microstrip signal line layer is laid. This design provides excellent EMI suppression. However, the disadvantage of this design is that the trace layer is only two layers thick. Therefore, the conventional six-layer board is preferred.