先進(jìn)emc的pcb設(shè)計(jì)和布局第8部分(參考版)
2025-06-29 06:33本頁面
【正文】 理想地，金屬封閉在年設(shè)備附近和靠近封閉PCB結(jié)合點(diǎn)的附近，應(yīng)該沒有孔隙或連接點(diǎn)，因?yàn)檫@個區(qū)域中流經(jīng)封閉的密集電流使得它們“泄露”RFR場。其目的是激勵電源設(shè)備引起的零散電流以涉及的最高頻率處的較低阻抗，返回到PCB（從而回到所有相關(guān)的電源橫條），這樣（由于趨膚效應(yīng)）這些電流幾乎停留在封閉的內(nèi)部，不引起外部發(fā)射。 電源設(shè)備通常沿PCB的一個邊緣裝配，這樣就可以使用金屬封閉作為散熱以節(jié)省成本，如圖8R。從調(diào)整片到適當(dāng)參考平面加一個幾pF的電容，就解決了這個問題。我曾看見PCB上的一個不超過20mm見方的低成本反相器，有一個單一的TO220電源開關(guān)設(shè)備垂直地樹立在PCB上。使用的電容的類型和數(shù)目、它們在PCB上的位置，對較高頻率的散熱器結(jié)合有重大影響，類似于[21]中討論的解耦電容問題。 電源設(shè)備的散熱 導(dǎo)熱管中從設(shè)備收集熱量的部分應(yīng)該非常小，本身應(yīng)該具有比整個導(dǎo)熱管（或等價的直接固定到設(shè)備的散熱器）高得多的共振頻率。理想地，導(dǎo)熱管的共振頻率應(yīng)該位于涉及的最高頻率以上，但通常是不可能的。 使用導(dǎo)熱管時，其長度一般給出比等價的直接固定到設(shè)備的散熱器的低的共振頻率。內(nèi)部金屬層應(yīng)該直接結(jié)合到適當(dāng)?shù)钠矫?，理想情況下應(yīng)該是平面周邊的多個位置，以減少發(fā)射，增加最低共振頻率，如前面討論的那樣。 可能的地方，增加氣流（或其它冷卻介質(zhì)），以便能減少散熱器的尺寸，增加其最低共振頻率。接觸點(diǎn)和經(jīng)由點(diǎn)的間距的設(shè)計(jì)指南與[12]中2節(jié)的PCB屏蔽相同。 為成為有效的屏蔽，尖樁籬笆（或其它類似物）必須在IC周圍連續(xù)，必須形成到散熱器和OV保護(hù)環(huán)或其周邊的PCB頂部的平面二者的頻繁的低阻抗電氣接觸。它可以是直接焊接或錫焊到散熱器的結(jié)束結(jié)構(gòu)，或形成其固有的一部分。焊接到PCB的多個位置而不是使用彈簧舌。 這樣的金屬結(jié)構(gòu)有時稱為“尖樁籬笆”或“畫框”。在PCB級別屏蔽IC(如[12]中討論)限制了氣流，可能引起過熱，將屏蔽與散熱組合可以解決這個問題。 組合屏蔽和散熱推薦這樣做，是因?yàn)橐恍┙饘倭慵闹圃焐匣蝈兡ど滩涣私獗砻鎮(zhèn)鲗?dǎo)性規(guī)范，并可能突發(fā)奇想，使用絕緣十足的聚合物（這些是人眼看不見的）涂層。 在可能出現(xiàn)液體凝結(jié)或濕化的地方，腐蝕可能是個大問題。 設(shè)計(jì)和制造類似的金屬零件相對容易，如果設(shè)計(jì)時使用正確類型的彈性金屬，使用板固定實(shí)現(xiàn)與制造散熱器的材料的可靠器電氣接觸，效果就很好。圖8N給出了Intel設(shè)計(jì)的例子[19] 很簡單，焊接到PCB、與設(shè)備之上的散熱器進(jìn)行彈簧舌接觸的金屬壓模 (中間的洞用于IC和散熱器之間熱傳導(dǎo)介質(zhì))。 這些模擬結(jié)果暗示了一些有趣和有用的應(yīng)用，特別是它證明試圖移動高于涉及的頻率范圍的最低散熱共振是不現(xiàn)實(shí)的。使用50Ω鐵磁珠替代電阻結(jié)合將恢復(fù)較低頻率的良好發(fā)射性能，其中的鐵氧體體的阻抗很低。結(jié)果指出，結(jié)合的電阻大于等于25Ω時，最低的共振幾乎完全被阻尼掉，代價是增加了共振頻率以下的發(fā)射。文獻(xiàn)[7]，對于PCB平面—基座結(jié)合，使用有電阻（有損耗）的結(jié)合而不是0Ω結(jié)合，以增加共振頻率以下的發(fā)射為代價，減少了共振峰的幅度。 注意，16個結(jié)合點(diǎn)的模擬中，其它情況下則沒有。增加更多的結(jié)合點(diǎn)的趨勢為：增加最低共振的頻率，這個頻率的發(fā)射水平減少到75%以下。有8個點(diǎn)時，它在直流到2GHz內(nèi)的發(fā)射比浮動散熱器大大降低。 圖8L繪制了圖8J和8K中的情況下，散熱器上方的一個點(diǎn)處的場強(qiáng)與頻率的關(guān)系。 圖8J顯示樣本散熱器在浮動時（沒有結(jié)合到任何東西時），周圍的場的計(jì)算機(jī)模擬，圖8K模擬了結(jié)合到有4個方向（每個角落一個方向）的無限平面的相同散熱器，使用的模擬器是運(yùn)行在現(xiàn)代PC上的FLO/EMC，盡管它為從直流到10GHz的所有頻率計(jì)算三維場模式，這兩幅圖僅顯示了一個平面上一個頻率處的場模式。Intel推薦[18]結(jié)合點(diǎn)間距小于處理器核時鐘頻率處第3次諧波的λ/4 (例如，對于1GHz時鐘， 25mm)，但是，我推薦為散熱器發(fā)射或抗擾性，應(yīng)該小于涉及的最高頻率處的λ/10。 散熱器和平面之間的較低的結(jié)合電感非常重要 文獻(xiàn)[16]發(fā)現(xiàn)。多個平面結(jié)合點(diǎn)應(yīng)該沿散熱器分布，以減少結(jié)合電感和提高散熱器的共振頻率。 將散熱器結(jié)合到PCB中銅參考平面 (在信號處理IC情況下通常為OV平面)
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