Bazı PCB tasarımlarının GND ve güç katmanlarında belirli bir girinti derecesi içerdiğini hiç fark ettiniz mi? Bunun nedenini hiç merak ettiniz mi?

Bunu anlamak için öncelikle "20H" prensibini anlamamız gerekiyor:

"20H" prensibi öncelikle devre kartlarından kaynaklanan elektromanyetik radyasyonu azaltmak için tasarlanmıştır. Bir devre kartındaki yüksek hızlı akımlar, ilişkili manyetik alanlar üretir. Bu elektromanyetik alanların farklı katmanların kenarlarında nasıl yayıldığı aşağıdaki diyagramda gösterilmiştir:

Gördüğünüz gibi, toprak ve güç düzlemleri aynı boyutta olduğunda, güç ve toprak düzlemleri arasındaki elektrik alanı değişir ve bu da kart kenarlarından dışarıya yayılan elektromanyetik parazite neden olur. Yaygın çözüm, güç düzlemini belirli bir mesafeden içeriye doğru girintili hale getirmektir. Bu, elektrik alanının yalnızca toprak düzleminin alanı içinde iletilmesini sağlar, böylece kenar radyasyon etkilerini bastırır ve elektromanyetik uyumluluğu (EMC) iyileştirir.

Peki, tipik olarak ne kadar girinti yapmalıyız? Girinti mesafesi, daha önce bahsettiğimiz "20H" mesafesidir. Burada H, güç düzlemi ile toprak düzlemi arasındaki dielektrik kalınlığını ifade eder. "20H kuralı", güç düzleminin kenarının, 0V düzleminin kenarına kıyasla iki düzlem arasındaki mesafenin en az 20 katı kadar içeriye doğru girintili olmasını sağlamak anlamına gelir.

Yukarıdaki resimde gösterildiği gibi, bu girintili güç düzlemi ve toprak düzlemidir. Elektromanyetik alanın çoğunun artık dışarıya yayılmadığını görebiliriz, böylece harici EMI radyasyonunu azaltırız. Peki neden çoğunun artık dışarıya yayılmadığını söylüyoruz? Çünkü güç düzleminin kenarını toprak düzlemine göre 20H kadar içeriye doğru girintili hale getirmenin, elektromanyetik alan yoğunluğunu yaklaşık %70 oranında azalttığını, sıfıra indirmediğini bulduk. Elektrik alanının daha fazlasını sınırlamak istersek, "100H" kadar girinti yapabiliriz. Genellikle, 100H'lik bir girinti, elektrik alanının %98'ini sınırlama alanı içinde tutabilir. Kartlarımızın girintili olmasının nedenlerinden biri budur.

Ancak, katman yığın tasarımı nedeniyle, bazı tipik PCB'lerde 20H kuralına kesin olarak uymak, PCB yönlendirmesini engelleyecektir. Bu nedenle, yaygın bir uygulama, güç GND düzlemini taban GND düzleminden 1 mm içeriye doğru çekmektir, böylece kart için bir miktar performans iyileştirmesi sağlanır.

Ayrıca 20H kuralının yalnızca belirli koşullar altında önemli bir etkisi olduğunu da belirtmeliyiz:

1. Güç düzlemi PCB'nin içinde yer almalı ve üzerindeki ve altındaki iki bitişik katman da 0V düzlemleri olmalıdır. Bu iki 0V düzleminden dışarıya doğru uzanan mesafe, aralarındaki ve güç düzlemi arasındaki katman aralığının en az 20 katı olmalıdır.
2. Toplam PCB katmanı sayısı 8 katmana eşit veya daha fazla olmalıdır.