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2021年PCB设计专业方案分析.doc

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2021年PCB设计专业方案分析.doc

上传人:读书之乐 2020/11/8 文件大小:3.23 MB

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文档介绍

文档介绍:过孔和焊盘放置
很多设计人员喜爱在多层PCB卜放置很多过孔(VIAS)。不过,必需避免在高频电流返同路径上放置过多过。不然,地层上高频电流走线会遭到破坏。假如必需在高频电流路径上放置部分过孔活,过孔之间能够留出一空间让高频电流顺利经过,图12显示了过孔放置方法。
图12 过孔放置方法
电源排版基础关键点5 过孔放置不应破坏高频电流在地层上流经。
设计者同时应注意不一样焊盘形状会产生不一样串联电感。图13显示了儿种焊盘形状串联电感值。
图13 焊盘寄生串联电感
旁路电容(Decouple)放置也要考虑到它串联电感值。旁路电容必需是低阻抗和低ESL乩瓷片电容。但假如一个高品质瓷片电容在PCB上放置方法不对,它高频滤波功效也就消失了。图14显示了旁路电容正确和错误放置方法。
图14 旁路电容正确和错误放置方法
1.6 电源直流输出
很多开关电源负载远离电源输出端口。为了避免输出走线受电源本身或周围电子器件所产生电磁下扰,输出电源走线必需像图l5(b)那样靠得很近,使输出电流环路面积尽可能减小。
图15 电源输出直流电流环路
地层在系统板上分隔
新一代电子产品系统板上会同时有模拟电路、数字电路、开关电源电路。为了减小开关电源噪音对敏感模拟和数字电路影响,通常需要分隔不一样电路接地层。假如选择多层PCB,不一样电路接地层可由不一样PCB板层来分隔。假如整个产品只有一层接地层,则必需像图16中那样在单层中分隔。不管是在多层PCB上进行地层分隔还是在单层PCB 上进行地层分隔,不一样电路地层全部应该经过单点和开关电源接地层相连接。
电源排版基础关键点6 系统板上不一样电路需要不一样接地层,不一样电路接地层经过单点和电源接地层相连接。
图16 电路接地层民电源接地层单点连接
2、开关电源PCB排版例子
设汁人员应能在此线路图上区分出功率电路中元器件和控制信号电路中元器件。假如设计者将该电源中全部元器件看成数字电路中元器件来处理,则问题会相当严重。通常首先需要知道电源高频电流路径,并区分小信号控制电路和功率电路元器件及其走线。通常来讲,电源功率电路关键包含输入滤波电容、输出滤波电容、滤波电感、上下端功率场效应管。控制电路关键包含PWM控制芯片、旁路电容、自举电路、反馈分压电阻、反馈赔偿电路。
电源功率电路PCB排版
电源功率器件在PCB上正确放置和走线将决定整个电源工作是否正常。设计人员首先要对开关电源功率器件上电压和电流波形有一一定了解。
图17 一个经典降压式开关电源
图18显示一个降压式开关电源功率电路元器件上电流和电压波形。因为从输入滤波电容(Cin),上端场效应管(S1)和F端场效应管(S2)中所流过电流是带有高频率和高峰值交流电流,所以由Cin-S1-S2所形成环路面积要尽可能减小。同时由S2,L和输出滤波电容(Cout)所组成环路面积也要尽可能减小。
图18 开关电源功率电路上电流和电压
图19 不正确开关电源功率器件放置和走线
假如设汁者未按本文所述关键点来制作功率电路PCB,很可能制作出网19所表示电源PCB,图19PCB排版存在很多错误:
第一,因为Cin有很大ESL,Cin高频滤波能力基础上消失;
第二,Cin-S1-S2和S1-LCout环路面积太大,所产生电磁噪音会对电源本身和周围电路造成很大于扰;
第三,L焊盘靠得太近,造成Cp太大而降低了它高频滤波功效;
第四,Cout焊盘引线太长,造成FSL太大而失去了高频滤波线。
Cin-S1-S2和S2-L-Cout环路面积已控制到最小。S1源极,S2漏极和L之问连接点是一整块铜片焊盘。因为该连接点上电压是高频,S1、S2和L需要靠得很近。即使L和Cout之间走线上没有高峰值高频电流,但比较宽走线能够降低直流阻抗损耗使电源效率得到提升。假如成本上许可,电源可用一面完全是接地层双面PCB,但必需注意在地层卜尽可能避免走功率和信号线。在电源输入和输出端口还各增加了一个瓷片电容器来改善电源高频滤波性能。
电源控制电路PCB排版
电源控制电路PCB排版也是很关键。不合理排版会造成电源输出电压漂移和振荡。控制线路应放置在功率电路边上,绝对不能放在高频交流环路中间。旁路电容要尽可能靠近芯片Vcc和接地脚(GND)。反馈分压电阻最好也放置在芯片周围。芯片驱动至场效应管环路也要尽可能减短。
电源排版基础关键点7 控制芯片至上端和下端场效应管驱动电路环路要尽可能短。
图20 正确开关电源功率器件放置和走线

图21是图17 PCB元器件面走线图。此电源中采取了一个低价PWM控制器(Semtech型号SCII