Наземні та силові площини друкованої плати


15

Я маю на увазі чотиришарову друковану плату з такою складовою частиною: «Зверху сигналу», «Перша площина», «Лінія електроживлення», «Нижня частина сигналу».

Це перша плата, яку я виготовляю так, яка включає шумні SMPS з частотою комутації 600 кГц, а також 32 МГц UC і бездротовий модуль 2,4 ГГц. Я хочу виділити шум різних блоків і не дати йому втручатися в інший блок, наприклад, шуми SMPS і UC не повинні перешкоджати бездротовому модулю. Для цього я розбиваю енергетичну площину на три закриті області, по одній на кожну напругу (SMPS 'генерував 5,0 В та 3,3 В і 5,0 В від дуже малого лінійного регулятора 50 мА для допоміжної системи включення), але тримаю землю площину нерозрізану і охоплює всю дошку. Блоки SMPS, UC та модулі бездротового модуля відокремлені один від одного на платі.

Питання:

  1. Ця схема розбиття допомогла б від шуму між модулями?
  2. Чи підсипання меленої міді у верхній і нижній сторонах допоможе зменшити шум EMI зовні до дошки?
  3. Було б краще також розділити площину заземлення (і НЕ засипати землю на верхню і нижню сторони, щоб уникнути петлі), і з'єднати її зірковим способом? Я чув, що краще тримати наземну площину цілою, але у кожного, здається, є своя версія.

Я розумію, що основне місце завжди повинно знаходитися нижче або вище слідів сигналу та потужності, щоб мінімізувати петлі та зменшити EMI, що генерується платою. Крім того, якщо б різні блоки вже фізично розділені на платі, їхні зворотні струми протікали б у нерозрізаній площині заземлення, не заважаючи один одному. Це правильно? Але я також читав про розділення площини заземлення на зони, по одній для кожного підсистеми та з'єднання цих різних блоків лише в одній точці (зоряне з'єднання). Що краще, і чому?


3
Нагадаю одне. Перше правило для вирішення проблем із ЕМС: зменшення джерела шуму. Чи намагалися ви зменшити частоту вашої SMPS? Ви додали snubber у вузол комутації? Макет SMPS правильно? Як щодо розв’язки для UC? Всі ці точки зменшують шум у вашому ланцюзі.
Ісус Кастанен

3
Так, я вважав частоту SMPS і використовую правильну для цього додатка. Для одного з компонентів на платі існує вимога: якщо використовується SMPS, його частота повинна перевищувати 500 кГц, щоб уникнути гармонійних перешкод. Я вибрав 600 КГц, оскільки занадто багато його збільшення (межа становить приблизно 2,2 МГц) знижує ефективність SMPS. На 600 КГц його ефективність становить близько 85%, що дуже добре, а також виконує попередню вимогу.
Reuven

@ Jesús Я розглядав частоту PS і використовую правильну для програми. Існує вимога до одного комп. на платі, що якщо використовується SMPS, його частота повинна перевищувати 500 кГц, щоб уникнути гармонійних перешкод. 600 кГц нормально, оскільки збільшення кількості знижує ефективність роботи PS. На 600 КГц його ефективність 85% є досить хорошою. PS генерує два напруги, + 5,0 В і + 3,3 В, тому я використовую дві версії LT3970 для кожного виходу, і кожен має свій розкол на силовій площині + нерозбита площина заземлення під ним. UC має роз'єднання у кожному Vdd та власній площині потужності.
Reuven

Відповіді:


13

Ця схема розбиття допомогла б від шуму між модулями?

Якщо у вас декілька напруг живлення та 4-шарова плата, у вас немає великого вибору. Вам потрібно подавати різні напруги для різних навантажень. Незалежно від того, зменшує він чи збільшує шум, багато стосується деталей того, як ви його розміщуєте, не можна просто дати бланкетну відповідь на це питання. Краще поглянути на це так, як ви повинні розділити свою силову площину --- який найкращий спосіб зробити це?

Чи підсипання меленої міді у верхній і нижній сторонах допоможе зменшити шум EMI зовні до дошки?

Він може, якщо ви надаєте кілька віонів, щоб з'єднати ділянку землі зовнішнього шару з площиною ґрунту. Це також зробить вашого постачальника фабрики щасливим, оскільки це зменшить кількість міді, яку вони повинні витравити, щоб зробити вашу дошку.

Будьте обережні, щоб нанести землю зовнішнього шару занадто близько до ваших слідів 2,4 ГГц, тому що якщо вона ближче, ніж, скажімо, 5 ширини сліду, це змінить характерний опір вашої лінії керованого опору.

Було б краще також розділити площину заземлення (і НЕ засипати землю на верхню і нижню сторони, щоб уникнути петлі), і з'єднати її зірковим способом? Я чув, що краще тримати наземну площину цілою, але у кожного, здається, є своя версія.

Коротка відповідь: ні.

Якщо ви звернете особливу увагу на те, як ви розділите силову площину, і якщо ваша схема вимагає цього, то є випадки, коли це може покращити справи.

Але якщо ви хочете отримати однозначну відповідь від того, хто майже нічого не знає про схему, яку ви проектуєте, то найкраща відповідь - не розділяти площину заземлення.

Ще одна річ, на яку слід дивитися

Ваш стек - сигнал-земля-потужність-сигнал. З розколами в силовій площині.

Під час маршруту на нижньому шарі намагайтеся не перетинати розколи в силовій площині, оскільки ці сліди нижнього шару фактично будуть використовувати мережу живлення, а не землю, як зворотний шлях для високочастотних компонентів сигналу.

Крім того, будьте обережні (швидкісні) сигнали, що стрибають з верхнього на нижній шар, тому що це також потребуватиме переходу зворотного струму від силової мережі до ґрунтової мережі. Цей зворотний струм, ймовірно, пройде через найближчий конденсатор роз'єднання --- тому друге найкраще - поставити конденсатор роз'єднання біля кожного місця, де зворотний струм повинен перетинати між площинами. (Найкраще взагалі не перетинатися між літаками).

Редагувати

Я переконуюсь, що всі ВЧ сигнали не перетинаються, але є кілька треків постійного струму, які неминуче перетинають їх. Чи може це бути проблемою?

Подумайте над цим: якщо ви говорите, що це трек постійного струму, ви маєте на увазі, що напруга не змінюється або струм не змінюється? Поточні зміни - це те, що спричиняє проблеми із перебігом розколу. (Зміни напруги є проблема лише тому, що вони зазвичай викликають поточні зміни)

Отже, це залежить, якщо ви говорите про сигнал "постійного струму", як лінія включення для джерела живлення, яка вмикається один раз при запуску, а потім залишається на одній напрузі назавжди, або провід електроживлення для додаткової рейки, яка не була ' не варто робити розкол.

Сигнал управління постійним струмом не складе проблем.

Якщо це сигнал живлення з різним струмом навантаження, ви можете вирішити проблему з роз'єднанням конденсаторів. Роз'єднувальний конденсатор дозволяє високочастотним змінам струму проходити коротким шляхом через конденсатор замість довгого шляху через колію.


"Краще подивитись на це як, ви повинні розділити свою силову площину --- який найкращий спосіб зробити це?"
Reuven

"Краще подивитись на це як, ви повинні розділити свою силову площину --- який найкращий спосіб зробити це?" Я переконуюсь, що всі ВЧ сигнали не перетинаються, але є кілька треків постійного струму, які неминуче перетинають їх. Чи може це бути проблемою? Дякую за цінну відповідь.
Reuven
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.