Практические советы по планированию печатных плат Каждый дизайнер должен знать
Практические советы по компоновке печатных плат
Инженеры, как правило, уделяют самое пристальное внимание цепям, последним компонентам и коду важными частями проекта электроники, но иногда критическим компонентом электроники, компоновкой печатной платы, пренебрегают. Плохая компоновка печатной платы может вызвать проблемы с функциями и надежностью. Эта статья содержит практические советы по компоновке печатных плат, которые могут помочь вашим проектам печатной платы работать правильно и надежно.
Сортировка трасс
Реальные медные следы имеют сопротивление. Это означает, что трасса имеет падение напряжения, рассеивание мощности и повышение температуры, когда через него протекает ток. Сопротивление определяется по этой формуле:
$$ R = {гидроразрыва (удельное сопротивление * длина)} {(толщина * ширина)} $$
Дизайнеры печатных плат чаще всего используют длину, толщину и ширину для контроля сопротивления трассы печатной платы. Сопротивление является физическим свойством металла, используемого для создания следа. Дизайнеры печатных плат не могут реально изменить физические свойства меди, поэтому сосредоточьтесь на размере трассы, которым вы можете управлять.
Толщина следа ПХБ измеряется в унциях меди. Одна унция меди - это толщина, которую мы бы измерили, если бы мы равномерно распределяли 1 унцию меди на 1 кв. Фут. Эта толщина составляет 1, 4 тысячных дюйма. Многие дизайнеры печатных плат используют 1 унцию или 2 унции меди, но многие производители печатных плат могут обеспечить толщину 6 унций. Обратите внимание, что тонкие функции, такие как штыри, которые находятся близко друг к другу, трудно изготовить из толстой меди. Проконсультируйтесь с производителем печатной платы о том, каковы их возможности.
Используйте калькулятор ширины трассы печатной платы, чтобы определить, насколько толстые и широкие ваши следы должны быть для вашего приложения. Стремитесь к повышению температуры на 5 ° C. Если у вас есть дополнительное пространство на доске, используйте большие трассы, так как они ничего не стоят.
При выполнении многослойной платы помните, что следы на внешних слоях имеют лучшее охлаждение, чем следы на внутренних слоях, потому что тепло из внутренних слоев должно проходить сквозь слои меди и материала печатной платы перед проведением, излучением или соединением.
Сделать петли маленькими
Петли, особенно высокочастотные петли, должны быть сделаны как можно меньше. Малые петли имеют меньшую индуктивность и сопротивление. Размещение петель над землей приводит к уменьшению индуктивности. Наличие небольших петель уменьшает всплески высокочастотного напряжения, вызванные $$ V = L \ frac {di} {dt} $$. Малые петли также помогают уменьшить количество сигналов, которые индуктивно связаны с узлом из внешних источников или передаются от узла. Это то, что вы хотите, если только вы не проектируете антенну. Также не мешайте петлям для цепей ОУ, чтобы предотвратить попадание шума в цепь.
Развязка размещения конденсатора
Разместите развязывающие конденсаторы как можно ближе к силовым и заземляющим контактам интегральных схем, чтобы максимизировать эффективность разъединения. Размещение конденсаторов дальше приводит к беспроблемной индуктивности. Несколько переходов от контактного штыря к заземленной плоскости уменьшают индуктивность.
Kelvin Connections
Соединения Кельвина полезны для измерений. Соединения Кельвина производятся в точном месте, чтобы уменьшить сопротивление рассеянию и индуктивность. Например, соединения Кельвина для токового резистора помещаются точно на резисторные прокладки, а не в каком-либо произвольном месте на трассе. Хотя на схеме расположение разъемов на резисторных площадках или в какой-то произвольной точке может выглядеть одинаково, реальные следы имеют индуктивность и сопротивление, которые могут вывести ваши измерения, если вы не используете соединения Kelvin.
Держите цифровые и шумные следы от аналоговых следов
Параллельные трассы или проводники образуют конденсатор. Размещение дорожек вблизи друг от друга емкостно связывает сигналы на трассе, особенно если сигналы имеют высокую частоту. Держите высокочастотные и шумные следы от следов, на которые вы не хотите шуметь.
Земля не заземлена
Земля не является идеальным проводником. Позаботьтесь о том, чтобы проложить шумные участки от сигналов, которые должны быть тихими. Сделайте следы грунта достаточно большими, чтобы нести течения, которые будут течь. Размещение заземленной плоскости непосредственно под сигнальными трассами снижает импеданс трасс, что идеально.
Размер и номер
Виас имеет индуктивность и сопротивление. Если вы трассируете трассировку с одной стороны печатной платы на другую и нуждаетесь в малой индуктивности или сопротивлении, используйте несколько переходов. Большие отверстия имеют более низкое сопротивление. Это особенно полезно для заземляющих фильтрующих конденсаторов и узлов с высоким током. Используйте калькулятор размера через такой размер.
Использование печатной платы в качестве радиатора
Поместите дополнительную медь вокруг поверхностного монтажного компонента, чтобы обеспечить дополнительную площадь поверхности, чтобы более эффективно рассеивать тепло. В некоторых компонентах (особенно силовых диодах и силовых МОП-транзисторах или регуляторах напряжения) есть рекомендации по использованию площади поверхности печатной платы в качестве радиаторов.
Термальные виасы
Vias можно использовать для перемещения тепла с одной стороны печатной платы на другую. Это особенно полезно, когда печатная плата установлена на радиаторе на шасси, которая может дополнительно рассеять тепло. Большие переходы переносятся более эффективно, чем небольшие проходы. Многие переходы передают тепло более эффективно, чем один через, и снижают рабочую температуру компонентов. Более низкие рабочие температуры способствуют повышению надежности.
Тепловая помощь
Тепловой рельеф делает соединения между следом или заливом, а компонентный штифт - небольшим, чтобы облегчить пайку. Это небольшое соединение не подходит для снижения воздействия на электрическое сопротивление. Если тепловой рельеф на компонентных штифтах не используется, то компонент может быть немного более холодным, потому что есть лучшее тепловое соединение со следами или заливами, которые могут рассеивать тепло, но будет труднее припаять и отпаять.
Расстояние между трассами и монтажными отверстиями
Оставьте место между медной дорожкой или заливом и монтажными отверстиями; это помогает предотвратить опасность шока. Паяльная маска не считается надежным изолятором, поэтому следите за тем, чтобы расстояние между медью и любым крепежным оборудованием.
Теплочувствительные компоненты
Храните компоненты, чувствительные к нагреву, от других компонентов, которые выделяют тепло. Примеры компонентов, чувствительных к теплу, включают термопары и электролитические конденсаторы. Размещение термопар вблизи источников тепла может привести к отмене температурных измерений. Размещение электролитических конденсаторов вблизи тепловыделяющих компонентов сократит срок их службы. Компоненты, которые генерируют тепло, могут включать в себя мостовые выпрямители, диоды, МОП-транзисторы, катушки индуктивности и резисторы. Тепло зависит от тока, протекающего через компоненты.
Вывод
В этой статье рассмотрены некоторые основные практические советы по компоновке печатных плат, которые могут положительно повлиять на функциональность и надежность вашего дизайна. У вас есть больше советов и трюков "meta-tags hidden-print">
Узнать больше о:
цифровая аналоговая мощность pcb pcb