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电力电子的布线


PCB设计中,整个电路板上的电源也有不同的应用。我们已经过去了很长时间,布局设计人员只需要在整个电路板上撒一些旁路电容器,然后将它们插入电源和接地层,就可以了。现在,在我们的电子设备中使用电源电路需要在布局上达到与其余PCB电路相同的精度,而这一切都围绕着其布线方式。以下是一些有关电力电子设备注意事项的布线,可帮助您将正确的功率精确地施加到下一个PCB设计中。

电路板上有很多电子活动,可能会影响电源电路的布局或受其影响。由于需要为电路板的所有组件提供清晰,不间断的供电网络,因此您最后需要做的就是驱动该网络的电源电路中的问题。然而,这是电路板布局的一个领域,通常没有给予应有的重视。如果没有良好的电源电路布局和布线,PCB可能会遭受许多不同的电路不稳定因素的困扰。

可能发生的问题之一是,如果不通过创建良好的布局来管理电源的开关特性,则会形成电源纹波。这些纹波会在附近的电路板电路中产生串扰,并且噪声会影响在这些电路中发送或接收的信号。电源布局不佳的另一个问题是,它可能会失去在较高电流输出时进行调节的能力。如果未正确布置电路板,则电源也会影响信号返回路径。

为了解决这些问题,让我们看一些用于更好地布线电源电子设备的方法。

与任何类型的布局一样,最佳布线首先要有良好的零件放置。尽管有些设计师将同时放置组件并布线,但另一些设计师将首先放置所有零件,然后将布线一起布线。每种方法都有其优点,但重要的是创建一个良好的组件放置,进而驱动良好的跟踪布线。这意味着您的展示位置应专注于获得最佳的布线效果,而不必专注于创建原始外观。您与组件放置之间建立的所有网络连接越短,状态就会越好。只需记住,该放置位置也必须是可制造的 

要成功布线电路板的电源,请记住以下三个关键点:

简短直接: 

电源网络(尤其是传导大电流的电源网络)的最佳布线是保持走线短而直接。减小电流流过的长度将减小走线中的电感,并减少可能产生的噪声。另外,将迹线的拐角以45度而不是直角布线,甚至更好的是将迹线的拐角绕圆。

广泛的痕迹: 

迹线的宽度也将减小其电感和电阻。这种结合还将有助于很大程度地降低电路充当天线并产生噪声的可能性。

停留在同一层上: 

通过计划电源部件的布局以实现最直接的连接,您将无需使用其他层进行布线。这样不仅可以使布线保持最短的长度,而且可以避免使用过孔,过孔会增加网络的电感。

在某些时候,您将不得不使用过孔来在整个电路板层中上下移动以完成所有布线。您还必须使用过孔将电源组件连接到接地层。但是,您越能遵循路由电源线的短而直接的规则,您将获得更大的成功。必须在不同的宽度和间距要求下路由这些走线,才能够在您的设计工具中设置网络类并将规则应用于这些类,这是一个很大的优势。

接下来,我们将研究PCB设计工具中的设计规则和约束可以提供帮助的一些方式。


使用设计约束来设置电源走线的布线宽度

布线印刷电路板时,需要遵循很多不同的布线宽度和间距规则,而对电源电路进行布线就是一个很好的例子。不同的电压将需要不同的布线宽度和间隙间距,以满足其设计规范。如果没有一套完整的规则和约束条件,设计人员将不得不依靠自己的存储器将这些约束条件应用于不同的电压。

在上面的图片中,您可以看到约束管理器如何描绘用于布线不同电力网的线宽设置。除了这些宽度之外,它还可以设置间隙,通孔,布线拓扑,组件间距,阻抗设置等规则。约束管理器使您可以通过易于管理的门户进入设计数据的约束信息,从而控制电路板的设计方式。

电力电子设备布局的另一个重要方面是如何创建和管理电源电路的接地层。平面不仅提供了一种将组件引脚连接到接地网上的便捷方法,而且还有助于以下方面:

接地层为信号提供了清晰的返回路径。

它屏蔽了电路板,使其免受传入和传出的电磁干扰(EMI)。

接地层有助于减少电路板电路中产生的噪声。

它有助于消散来自通过通孔连接的热组件的热量

将电源设备组件布线到接地层时,有两个重要注意事项。首先是将电源电路的接地层与电路板其余部分使用的数字接地层分开。可以使用多个网或通过在CAD工具中手动创建分隔来完成。第二是正确配置平面的网络连接。借助它,您可以配置平面填充图案以及如何构造散热垫。

 

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