多層板設(shè)計(jì)中，為什么電源平面要內(nèi)縮？一文搞懂“20H”原則！

在多層PCB設(shè)計(jì)中，常有人提出一個(gè)問題：

“為什么電源平面要比地平面內(nèi)縮？是不是浪費(fèi)了布線空間？”

其實(shí)，這是一個(gè)與電磁兼容（EMC）密切相關(guān)的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。今天，我們就來深入聊聊這個(gè)問題的核心邏輯——“20H”原則。

什么是“20H原則”？

在高速信號(hào)和電流通過PCB時(shí)，會(huì)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)。尤其在電源層和地層邊緣，如果疊層尺寸一致，會(huì)產(chǎn)生明顯的邊緣輻射，形成EMI（電磁干擾）源。

圖1，內(nèi)容為電源層與地層對(duì)齊時(shí)的電磁輻射示意圖。

電源內(nèi)縮真的有用嗎？

來看下“20H”原理圖：

圖2，展示電源層未內(nèi)縮與內(nèi)縮時(shí)的電磁場(chǎng)變化對(duì)比。

如圖所示，如果電源層與GND層對(duì)齊，電磁場(chǎng)會(huì)向外擴(kuò)散，造成EMI輻射。而將電源層向內(nèi)縮進(jìn)，可以把電場(chǎng)限制在GND區(qū)域內(nèi)，減少外泄。

什么是“20H”距離？

“20H”并不是某個(gè)固定數(shù)值，而是一個(gè)相對(duì)距離。

“H” 是電源層與GND層之間的介質(zhì)厚度

“20H” 就是這個(gè)厚度的20倍

圖3展示電源層內(nèi)縮20H后，電場(chǎng)限制情況，大部分場(chǎng)能被地層“屏蔽”。

研究表明：

內(nèi)縮 20H，可抑制約?70%?的電磁輻射

內(nèi)縮 100H，可抑制約?98%?的輻射

也就是說，內(nèi)縮越多，EMI越小，但也會(huì)影響布線空間！

那為什么不人人都用“100H”？

雖然100H聽起來很好，但現(xiàn)實(shí)是：

多數(shù)PCB的疊層布局和尺寸限制

不支持過多內(nèi)縮（會(huì)影響布線、過孔、可靠性）

工程上大多選擇折中處理：內(nèi)縮 1mm 或略大于20H

圖4，展示實(shí)際板子中常見的1mm內(nèi)縮處理效果。

“20H”原則的適用前提

并非所有多層板都適合“20H”，必須滿足以下條件：

1?? 電源平面需在PCB內(nèi)部
2?? 上下相鄰層均為0V（地）平面
3?? 上下GND層需比電源層多出20H距離
4?? PCB層數(shù)最好在?8層及以上

結(jié)語(yǔ)

電源內(nèi)縮并不是為了美觀或規(guī)范，而是從EMC性能優(yōu)化出發(fā)的重要手段。

“20H原則”，是高速PCB設(shè)計(jì)師的隱形利器！

建議在設(shè)計(jì)初期就考慮好疊層結(jié)構(gòu)，盡可能將EMI控制在板內(nèi)，為產(chǎn)品過EMC認(rèn)證打下基礎(chǔ)。

聲明：
本文凡億教育原創(chuàng)文章，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來源！