PCB制造商共享PCB電源布局的規(guī)則

PCB制造商共享PCB電源布局的規(guī)則

PCB布局指南

接地

除非空間有限，否則電路板設計允許包含堅固的電源接地層以提供電磁屏蔽。如果整層不能投入使用，至少要考慮覆蓋電源組件下方整個區(qū)域的接地多邊形。

電源的接地層應與電路其余部分的公共地分開，以減少噪聲耦合效應。此外，這兩個接地之間的連接應限制在電路板上的一個點，以防止接地環(huán)路。

微電導率

電源電路的布線盡量短、寬，以減少電阻損耗和電磁噪聲輻射。如果空間允許，建議采用多邊形澆注。這對于熱導率至關重要的線性電源尤其重要。

建議電路板設計包括實心填充內(nèi)層，使用通孔連接電源和接地層，以獲得更好的效果。應避免使用通孔將電源線從一層切換到另一層，因為通孔將充當增加阻抗的點。連接多邊形的多個通孔提供了更好的解決方案。

性能會受到銅層厚度的影響，盡管增加厚度會帶來價格溢價，因此成本和性能之間可能需要權(quán)衡。

提高導電率的另一種選擇是通過改變阻焊層在外板層上添加焊料層。然而，您可以通過在電路板上安裝功率元件的點之間添加 PCB 母線或外部電線來獲得更好的性能。

元件放置

由于需要盡可能短的布線，因此電源組件應在更好的方向上盡可能靠近，以實現(xiàn)更短的布線長度。這可以包括在電路板的兩側(cè)安裝部件來實現(xiàn)這一點。

追蹤路線

理想情況下，承載敏感信號的布線應遠離未連接板層上的電源，并通過地平面與電源布線分開。信號線不得與承載電源的電源線平行，以防止噪聲從電源耦合到信號。如果不可避免，信號走線應與電源走線呈 90 度交叉，以盡量減少噪聲耦合效應。

circuit board

熱管理

所有電源電路都會產(chǎn)生熱量，因此電路板設計需要包括熱管理。因此，布局時首要考慮的是元件放置，盡可能將加熱元件與熱傳感元件分開，同時保持較短的布線長度。

接下來要考慮的是利用電路板的銅來提供導熱性，以便將熱量更均勻地分布在遠離熱點的區(qū)域并允許散熱。

開關模式電源的一個潛在問題是反饋控制電路通常包含需要與熱開關元件放在一起的溫度傳感元件。如果不進行檢查，熱點可能會導致電源不穩(wěn)定并加劇冷卻問題。

概括

電源可能是PCB中大部分熱量和噪聲問題的根源，因此PCB設計必須從一開始就考慮到這一點。良好的電路板設計始于良好的電源布局。

設計沒有電源元件的PCB并不常見，但僅僅因為它是通用元件并不意味著它不會給PCB設計帶來挑戰(zhàn)。有兩種主要的變體需要考慮：線性電源和開關模式電源。這些都是 PCB 布局的挑戰(zhàn)。

線性電源

線性電源電路本質(zhì)上很簡單，很少有元件可以直接安裝在PCB上。挑戰(zhàn)在于這些電路效率低下，導致需要管理大量的輻射熱和傳導熱功率損耗。當溫度傳感元件安裝在 PCB 上或封裝在環(huán)境密封外殼中進行保護時，這個問題可能具有挑戰(zhàn)性，限制了冷卻選項。

開關電源

開關電源電路比線性電源復雜，但效率更高。這很好，因為它減少了 PCB 設計人員處理熱管理的工程時間，但不幸的是，它帶來了一系列不同的問題。開關電路可能會產(chǎn)生大量電磁噪聲，PCB 設計人員需要對其進行管理。這種電噪聲會影響PCB上的其他電路元件，并會發(fā)射到電路板外部影響附近的設備。在極端情況下，電源電路產(chǎn)生的噪聲會通過主電源線傳回，從而影響連接到同一主電源的其他設備。

另一個潛在的噪聲問題是開關模式電路經(jīng)常在輸出端產(chǎn)生紋波電壓。如果管理不當，可能會通過并行或捆綁線路之間的電容或電感耦合對電路板造成干擾。一個更微妙的問題是，安裝開關電路的PCB上可能會出現(xiàn)接地反彈。快速開關會導致電路板上開關組件連接到接地層的點處的接地電位發(fā)生瞬態(tài)變化。這將在電路板接地平面上造成暫時的電位差。在極端情況下，這種差異可能會導致距離電路板一定距離的組件觀察到由這種錯誤電位差引起的感測信號并做出反應。