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技術(shù)專題
電力電子的布線
在PCB設(shè)計(jì)中，整個(gè)電路板上的電源也有不同的應(yīng)用。我們已經(jīng)過去了很長時(shí)間，布局設(shè)計(jì)人員只需要在整個(gè)電路板上撒一些旁路電容器，然后將它們插入電源和接地層，就可以了。現(xiàn)在，在我們的電子設(shè)備中使用電源電路需要在布局上達(dá)到與其余PCB電路相同的精度，而這一切都圍繞著其布線方式。以下是一些有關(guān)電力電子設(shè)備注意事項(xiàng)的布線，可幫助您將正確的功率精確地施加到下一個(gè)PCB設(shè)計(jì)中。
電路板上有很多電子活動(dòng)，可能會(huì)影響電源電路的布局或受其影響。由于需要為電路板的所有組件提供清晰，不間斷的供電網(wǎng)絡(luò)，因此您最后需要做的就是驅(qū)動(dòng)該網(wǎng)絡(luò)的電源電路中的問題。然而，這是電路板布局的一個(gè)領(lǐng)域，通常沒有給予應(yīng)有的重視。如果沒有良好的電源電路布局和布線，PCB可能會(huì)遭受許多不同的電路不穩(wěn)定因素的困擾。
可能發(fā)生的問題之一是，如果不通過創(chuàng)建良好的布局來管理電源的開關(guān)特性，則會(huì)形成電源紋波。這些紋波會(huì)在附近的電路板電路中產(chǎn)生串?dāng)_，并且噪聲會(huì)影響在這些電路中發(fā)送或接收的信號。電源布局不佳的另一個(gè)問題是，它可能會(huì)失去在較高電流輸出時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)的能力。如果未正確布置電路板，則電源也會(huì)影響信號返回路徑。
為了解決這些問題，讓我們看一些用于更好地布線電源電子設(shè)備的方法。
與任何類型的布局一樣，最佳布線首先要有良好的零件放置。盡管有些設(shè)計(jì)師將同時(shí)放置組件并布線，但另一些設(shè)計(jì)師將首先放置所有零件，然后將布線一起布線。每種方法都有其優(yōu)點(diǎn)，但重要的是創(chuàng)建一個(gè)良好的組件放置，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)良好的跟蹤布線。這意味著您的展示位置應(yīng)專注于獲得最佳的布線效果，而不必專注于創(chuàng)建原始外觀。您與組件放置之間建立的所有網(wǎng)絡(luò)連接越短，狀態(tài)就會(huì)越好。只需記住，該放置位置也必須是可制造的。
要成功布線電路板的電源，請記住以下三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：
簡短直接：
電源網(wǎng)絡(luò)（尤其是傳導(dǎo)大電流的電源網(wǎng)絡(luò)）的最佳布線是保持走線短而直接。減小電流流過的長度將減小走線中的電感，并減少可能產(chǎn)生的噪聲。另外，將跡線的拐角以45度而不是直角布線，甚至更好的是將跡線的拐角繞圓。
廣泛的痕跡：
跡線的寬度也將減小其電感和電阻。這種結(jié)合還將有助于很大程度地降低電路充當(dāng)天線并產(chǎn)生噪聲的可能性。
停留在同一層上：
通過計(jì)劃電源部件的布局以實(shí)現(xiàn)最直接的連接，您將無需使用其他層進(jìn)行布線。這樣不僅可以使布線保持最短的長度，而且可以避免使用過孔，過孔會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)的電感。
在某些時(shí)候，您將不得不使用過孔來在整個(gè)電路板層中上下移動(dòng)以完成所有布線。您還必須使用過孔將電源組件連接到接地層。但是，您越能遵循路由電源線的短而直接的規(guī)則，您將獲得更大的成功。必須在不同的寬度和間距要求下路由這些走線，才能夠在您的設(shè)計(jì)工具中設(shè)置網(wǎng)絡(luò)類并將規(guī)則應(yīng)用于這些類，這是一個(gè)很大的優(yōu)勢。
接下來，我們將研究PCB設(shè)計(jì)工具中的設(shè)計(jì)規(guī)則和約束可以提供幫助的一些方式。
使用設(shè)計(jì)約束來設(shè)置電源走線的布線寬度
布線印刷電路板時(shí)，需要遵循很多不同的布線寬度和間距規(guī)則，而對電源電路進(jìn)行布線就是一個(gè)很好的例子。不同的電壓將需要不同的布線寬度和間隙間距，以滿足其設(shè)計(jì)規(guī)范。如果沒有一套完整的規(guī)則和約束條件，設(shè)計(jì)人員將不得不依靠自己的存儲器將這些約束條件應(yīng)用于不同的電壓。
在上面的圖片中，您可以看到約束管理器如何描繪用于布線不同電力網(wǎng)的線寬設(shè)置。除了這些寬度之外，它還可以設(shè)置間隙，通孔，布線拓?fù)洌M件間距，阻抗設(shè)置等規(guī)則。約束管理器使您可以通過易于管理的門戶進(jìn)入設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的約束信息，從而控制電路板的設(shè)計(jì)方式。
電力電子設(shè)備布局的另一個(gè)重要方面是如何創(chuàng)建和管理電源電路的接地層。平面不僅提供了一種將組件引腳連接到接地網(wǎng)上的便捷方法，而且還有助于以下方面：
接地層為信號提供了清晰的返回路徑。
它屏蔽了電路板，使其免受傳入和傳出的電磁干擾（EMI）。
接地層有助于減少電路板電路中產(chǎn)生的噪聲。
它有助于消散來自通過通孔連接的熱組件的熱量。
將電源設(shè)備組件布線到接地層時(shí)，有兩個(gè)重要注意事項(xiàng)。首先是將電源電路的接地層與電路板其余部分使用的數(shù)字接地層分開。可以使用多個(gè)網(wǎng)或通過在CAD工具中手動(dòng)創(chuàng)建分隔來完成。第二是正確配置平面的網(wǎng)絡(luò)連接。借助它，您可以配置平面填充圖案以及如何構(gòu)造散熱墊。