ควรสังเกตอะไรสำหรับเลย์เอาต์ของไดโอดในโมดูลการสื่อสาร PCB

一กลยุทธ์การจัดวางการป้องกันสำหรับไดโอดทีวี
1. การวางตำแหน่งของโหนดการป้องกันล่วงหน้า
ไดโอด TVS จะต้องถูกนำไปใช้ที่ทางเข้าสัญญาณเพื่อสร้างอุปสรรคป้องกันครั้งแรก การใช้อินเทอร์เฟซการสื่อสาร RS485 เป็นตัวอย่างควรจัดไดโอดทีวีแบบสองทิศทางภายใน 5 มม. ด้านหลังตัวเชื่อมต่อเพื่อให้แน่ใจว่า ESD พัลส์ถูกยึดก่อนเข้าสู่ตัวรับส่งสัญญาณ ข้อมูลการทดสอบของอุปกรณ์การสื่อสารอุตสาหกรรมบางอย่างแสดงให้เห็นว่าหลังจากใช้เลย์เอาต์นี้แล้ว Anti - ระดับคงที่ของอุปกรณ์ได้รับการยกจาก IEC 61000-4-2 ระดับ 2 ถึงระดับ 4
2. การเพิ่มประสิทธิภาพเส้นทางสายดิน
ไดโอดทีวีควรเชื่อมต่อกับระนาบกราวด์อิมพีแดนซ์ต่ำผ่าน Vias อิสระเพื่อหลีกเลี่ยงการแบ่งปันเส้นทางกับเส้นทางการส่งคืนสัญญาณ สำหรับโมดูลการสื่อสารความถี่สูง - ขอแนะนำให้ใช้โครงสร้าง "Star Grounding": ควรตั้งค่าแผ่นกราวด์โดยเฉพาะใกล้กับตำแหน่งการติดตั้ง TVS ซึ่งเชื่อมต่อกับระนาบพื้นด้านในผ่าน Vias หลายตัว การทดสอบสถานีฐาน 5G แสดงให้เห็นว่าเค้าโครงนี้สามารถลดแรงดันไฟฟ้าแคลมป์ได้ 18% และปกป้องชิปที่มีความละเอียดอ่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ
3. การควบคุมความยาวสายไฟ
ความยาวของการเดินสายจากไดโอดทีวีไปยังอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกันควรได้รับการควบคุมอย่างเคร่งครัดภายใน 50mil จากข้อมูลการจำลองแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับความยาวของลวดเพิ่มขึ้น 100 ล้านครั้งการเหนี่ยวนำของกาฝากจะเพิ่มขึ้นประมาณ 3NH ส่งผลให้เกิดแรงดันไฟฟ้า 15% - 20% สำหรับสัญญาณความเร็วสูง (เช่น USB 3.0) ขอแนะนำให้ใช้เทคโนโลยีการชดเชย "Serpentine Routing" เพื่อให้แน่ใจว่าการจับคู่เวลาสัญญาณ
2, จุดเลย์เอาต์ของไดโอด
1. การออกแบบการจัดการความร้อน
ไดโอดวงจรเรียงกระแสพลังงานสูง (เช่น 1N5822) จำเป็นต้องปฏิบัติตามหลักการของ "การออกแบบ CO ไฟฟ้าความร้อน": ความร้อนผ่านอาร์เรย์ (เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5 มม. ระยะห่าง 1.0 มม.) ตั้งอยู่ใต้ไดโอด การทดสอบตัวแปลง DC - DC ได้แสดงให้เห็นว่าเลย์เอาต์นี้สามารถลดอุณหภูมิทางแยกได้ 12 องศาและเพิ่มอายุการใช้งานของอุปกรณ์มากกว่าสามครั้ง
2. การเพิ่มประสิทธิภาพเส้นทางปัจจุบัน
ไดโอดวงจรเรียงกระแสควรใช้การออกแบบการเดินสาย "สั้นและกว้าง": ความกว้างการเดินสายของขั้วบวกควรสูงกว่าหรือเท่ากับ 0.5 มม. และความกว้างการเดินสายแคโทดควรสูงกว่าหรือเท่ากับ 1.0 มม. สำหรับแอปพลิเคชันแรงดันไฟฟ้าสูง - (เช่นแหล่งจ่ายไฟ POE) ควรใช้การลบล้าง 45 องศาที่มุมการเดินสายเพื่อหลีกเลี่ยงการปล่อยโคโรนาที่เกิดจากความเข้มข้นของสนามไฟฟ้า การทดสอบโมดูล Ethernet Gigabit บางอย่างแสดงให้เห็นว่าเลย์เอาต์ที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมลดแรงดันไฟฟ้าลดลงจาก 0.3V เป็น 0.1V และปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบได้ 2.3%
3. เค้าโครงสมมาตร
ในวงจรวงจรเรียงกระแสบริดจ์เต็มรูปแบบไดโอดทั้งสี่ควรกระจายแบบสมมาตรในศูนย์เพื่อให้แน่ใจว่าเส้นทางปัจจุบันมีความยาวเท่ากัน หลังจากใช้เค้าโครงนี้แรงดันระลอกคลื่นของ AC - โมดูลพลังงาน DC ลดลงจาก 120mV เป็น 45mV ตามมาตรฐาน IEC 61000-3-2 คลาส D
3, ข้อกำหนดเลย์เอาต์สำหรับไดโอดสัญญาณ
1. การป้องกันสัญญาณความเร็วสูง
สำหรับสัญญาณที่แตกต่าง (เช่น LVDS), schottky diodes ที่มี "back - ถึง - กลับ" เค้าโครงกลับ "(เช่น BAT54S) ควรใช้สำหรับการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน ควรวางไดโอดไว้อย่างแน่นหนากับขั้วต่อและความแตกต่างของความยาวสายไฟระหว่างคู่ต่างควรถูกควบคุมภายใน± 5ml การทดสอบโมดูลกล้องความเร็ว - สูงแสดงให้เห็นว่าเค้าโครงนี้ช่วยลดการกระวนกระวายใจภาพตาได้ 40% และลดอัตราความผิดพลาดจาก 10 ⁻⁹เป็น 10 ⁻⁻²
2. การแยกสัญญาณอะนาล็อก
ในช่องอินพุต ADC ควรมีไดโอด จำกัด (เช่น 1N4148) ควรมีสายดินด้วยแหล่งสัญญาณและแยกออกจากพื้นดินดิจิตอลผ่านลูกปัดแม่เหล็ก (100 Ω @ 100MHz) การทดสอบเครื่องมืออุตสาหกรรมบางอย่างแสดงให้เห็นว่าเลย์เอาต์นี้สามารถปรับปรุงสัญญาณ - เป็น - อัตราส่วนเสียงรบกวนโดย 8db และยับยั้งสัญญาณรบกวนวงจรดิจิตอลได้อย่างมีประสิทธิภาพ
3. การควบคุมความหนาแน่นของเค้าโครง
ในสถานการณ์เค้าโครงหนาแน่นระยะห่างระหว่างไดโอดควรเป็นไปตามข้อกำหนดดังต่อไปนี้:
ระยะห่างระหว่างส่วนประกอบในทิศทางเดียวกันมากกว่าหรือเท่ากับ 0.3 มม.
ระยะห่างระหว่างส่วนประกอบทิศทางตรงกันข้ามมากกว่าหรือเท่ากับ 0.13 × h +0.3 มม. (H คือความแตกต่างสูงสุดของส่วนประกอบ)
หลังจากใช้ข้อกำหนดนี้สำหรับโมดูลเครือข่ายที่แน่นอนอัตราความล้มเหลวในการเชื่อมลดลงจาก 0.8%เป็น 0.15%และประสิทธิภาพการผลิตเพิ่มขึ้น 25%
4, เทคนิคเลย์เอาต์สำหรับสถานการณ์แอปพลิเคชันพิเศษ
1. แอปพลิเคชันอิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์
ในอินเทอร์เฟซ CAN BUS ควรใช้ไดโอดทีวีคู่ (เช่น P6SMB18CA) สำหรับการป้องกันโหมดที่แตกต่างกันและควรใช้การเหนี่ยวนำโหมดทั่วไป (10MH@100MHz) ยับยั้งการรบกวนโหมดทั่วไป การทดสอบ ECU ที่ติดตั้งยานพาหนะแสดงให้เห็นว่าเลย์เอาต์นี้สามารถบรรลุการรับรอง ISO 11452-2 ระดับ 4 สำหรับความเข้ากันได้ของแม่เหล็กไฟฟ้า
2. แอปพลิเคชันการบินและอวกาศ
สำหรับการออกแบบการเสริมแรงรังสีควรใช้ไดโอดเซรามิก (เช่น 1N5711W) และควรใช้ความเสี่ยงของผลกระทบของอนุภาคเดี่ยวผ่านการเดินสาย "ข้าม" การทดสอบโมดูลการสื่อสารผ่านดาวเทียมแสดงให้เห็นว่าเลย์เอาต์นี้สามารถเพิ่มปริมาณรังสีตามลำดับความสำคัญ
3. แอปพลิเคชันอิเล็กทรอนิกส์ทางการแพทย์
ในอุปกรณ์ที่สวมใส่ได้ Ultra - ควรใช้ไดโอดกระแสต่ำ (เช่น BAS70-04) และควรใช้ไฟฟ้าคงที่ของมนุษย์ผ่านการออกแบบ "พื้นลอย" การทดสอบสายรัดข้อมือทางการแพทย์แสดงให้เห็นว่าเลย์เอาต์นี้สามารถลดกระแสรั่วไหลจาก 0.5 μ a เป็น 0.02 μ a ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐาน IEC 60601-1
5, การตรวจสอบเค้าโครงและวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพ
1. การสกัดพารามิเตอร์กาฝาก
ใช้เครื่องมือจำลอง SI/PI เพื่อแยกการเหนี่ยวนำของกาฝาก (L) และความจุของกาฝาก (C) ของเค้าโครงไดโอดเพื่อให้แน่ใจว่า:
l × di/dt
C × DV/DT
หลังจากเพิ่มประสิทธิภาพโมดูลคลื่น 5 กรัมมิลลิเมตรโดยใช้วิธีนี้ดัชนีความสมบูรณ์ของสัญญาณดีขึ้น 15%
2. การวิเคราะห์การจำลองความร้อน
ใช้ ANSYS Icepak สำหรับการจำลองความร้อนเพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิทางแยกไดโอดไม่เกิน 80% ของค่าที่จัดอันดับ สำหรับอุปกรณ์พลังงานจำเป็นต้องตรวจสอบว่าประสิทธิภาพการกระจายความร้อนของ Vias ความร้อนเป็นไปตามข้อกำหนดดังต่อไปนี้หรือไม่:
θ ja (ทางแยกสู่ความต้านทานความร้อนด้านสิ่งแวดล้อม)<40 ° C/W
โมดูลไดรเวอร์ไฟ LED พลังงานสูง - ปรับความร้อนให้เหมาะสมผ่านเค้าโครงเพื่อลดθ ja จาก 55 องศา C/W เป็น 32 องศา C/W
3. การออกแบบเพื่อการผลิต (DFM)
ทำตามมาตรฐาน IPC-2221 สำหรับการตรวจสอบเลย์เอาต์โดยมุ่งเน้นที่การตรวจสอบ:
ขนาดแผ่นและการจับคู่พินส่วนประกอบ
ความชัดเจนของฉลากหน้าจอการพิมพ์
ตำแหน่งที่สมเหตุสมผลของ V - แผงตัด
โมดูลอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคบางตัวได้รับการปรับให้เหมาะสมผ่าน DFM ส่งผลให้ปริมาณการผลิตเพิ่มขึ้นจาก 82% เป็น 96%
https://www.trrsemicon.com/transistor/to {3}9292 {{4}