สามด้านเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของพลังงานในการออกแบบ PCB

www.anke-pcb.com

จดหมาย:info@anke-pcb.com

whatapp/wechat: 008618589033832

Skype: Sannyduanbsp

สามด้านเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของพลังงานในการออกแบบ PCB

ในการออกแบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยความสมบูรณ์ของพลังงานเป็นส่วนที่ขาดไม่ได้ของการออกแบบ PCB เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่มั่นคงและประสิทธิภาพของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เราต้องพิจารณาและออกแบบอย่างครอบคลุมจากแหล่งพลังงานไปยังตัวรับสัญญาณ

ผ่านการออกแบบและปรับโมดูลพลังงานอย่างระมัดระวังระนาบชั้นในและชิปแหล่งจ่ายไฟเราสามารถบรรลุความสมบูรณ์ของพลังงานได้อย่างแท้จริง บทความนี้จะเจาะลึกประเด็นสำคัญทั้งสามนี้เพื่อให้คำแนะนำและกลยุทธ์การปฏิบัติสำหรับนักออกแบบ PCB

I. การเดินสายเค้าโครงโมดูลพลังงาน

โมดูลพลังงานเป็นแหล่งพลังงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกเครื่องประสิทธิภาพและเค้าโครงของมันส่งผลโดยตรงต่อความเสถียรและประสิทธิภาพของระบบทั้งหมด เค้าโครงและการกำหนดเส้นทางที่ถูกต้องไม่เพียง แต่ลดสัญญาณรบกวน แต่ยังทำให้แน่ใจว่าการไหลของกระแสที่ราบรื่นซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวม

2. การจัดวางโมดูล

1. การประมวลผล Source:

โมดูลพลังงานควรได้รับความสนใจเป็นพิเศษเนื่องจากทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นของพลังงาน เพื่อลดการแนะนำเสียงรบกวนสภาพแวดล้อมรอบ ๆ โมดูลพลังงานควรได้รับการรักษาให้สะอาดที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ความถี่สูงหรือส่วนประกอบที่ไวต่อเสียง

2. ปิดชิปแหล่งจ่ายไฟ:

ควรวางโมดูลพลังงานให้ใกล้กับชิปที่เติมพลังงานให้มากที่สุด สิ่งนี้สามารถลดความสูญเสียในกระบวนการส่งปัจจุบันและลดความต้องการพื้นที่ของระนาบชั้นใน

3. ข้อควรพิจารณาการกระจายความร้อน:

โมดูลพลังงานอาจสร้างความร้อนในระหว่างการทำงานดังนั้นจึงควรมั่นใจได้ว่าไม่มีสิ่งกีดขวางข้างต้นสำหรับการกระจายความร้อน หากจำเป็นสามารถเพิ่มฮีทซิงค์หรือพัดลมเพื่อระบายความร้อน

4. หลีกเลี่ยงลูป:

เมื่อการกำหนดเส้นทางหลีกเลี่ยงการสร้างลูปกระแสเพื่อลดความเป็นไปได้ของการรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า

ii. การวางแผนการออกแบบเครื่องบินชั้นใน

A. การออกแบบสแต็กเลเยอร์

In การออกแบบ PCB EMCการออกแบบเลเยอร์สแต็กเป็นองค์ประกอบสำคัญที่ต้องพิจารณาการกำหนดเส้นทางและการกระจายพลังงาน

. เพื่อให้แน่ใจว่าลักษณะความต้านทานต่ำของระนาบพลังงานและการดูดซับเสียงรบกวนจากพื้นดินระยะห่างระหว่างพลังงานและระนาบพื้นดินไม่ควรเกิน 10mil โดยทั่วไปแนะนำให้น้อยกว่า 5mil

ข. หากไม่สามารถใช้ระนาบพลังงานเดียวสามารถใช้เลเยอร์พื้นผิวเพื่อจัดวางระนาบพลังงาน พลังงานและพื้นดินที่อยู่ติดกันอย่างใกล้ชิดก่อตัวเป็นตัวเก็บประจุระนาบที่มีอิมพีแดนซ์ AC ขั้นต่ำและลักษณะความถี่สูงที่ยอดเยี่ยม

ค. หลีกเลี่ยงสองชั้นพลังงานที่อยู่ติดกันโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่เพื่อป้องกันการเชื่อมต่อเสียงรบกวน หากหลีกเลี่ยงไม่ได้ให้เพิ่มระยะห่างระหว่างสองชั้นพลังงานให้มากที่สุด

d. เครื่องบินอ้างอิงโดยเฉพาะระนาบอ้างอิงพลังงานควรรักษาลักษณะความต้านทานต่ำและสามารถปรับให้เหมาะสมผ่านตัวเก็บประจุบายพาสและการปรับชั้น

การแบ่งส่วนพลังงาน

. สำหรับแหล่งพลังงานระยะเล็ก ๆ ที่เฉพาะเจาะจงเช่นแรงดันหลักในการทำงานของชิป IC บางตัวควรวางทองแดงไว้บนชั้นสัญญาณเพื่อให้แน่ใจว่ามีความสมบูรณ์ของระนาบพลังงาน แต่หลีกเลี่ยงการวางทองแดงพลังงานบนชั้นพื้นผิวเพื่อลดการแผ่รังสีเสียง

ข. การเลือกความกว้างของการแบ่งส่วนควรเหมาะสม เมื่อแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 12V ความกว้างสามารถ 20-30mil; มิฉะนั้นเลือก 12-20mil ความกว้างของการแบ่งส่วนระหว่างแหล่งพลังงานแบบอะนาล็อกและดิจิตอลจะต้องเพิ่มขึ้นเพื่อป้องกันไม่ให้พลังงานดิจิตอลรบกวนการใช้พลังงานแบบอะนาล็อก

ค. เครือข่ายพลังงานอย่างง่ายควรเสร็จสิ้นในเลเยอร์การกำหนดเส้นทางและเครือข่ายพลังงานที่ยาวขึ้นควรมีตัวเก็บประจุตัวกรองเพิ่ม

d. ระนาบพลังงานแบบแบ่งส่วนควรถูกเก็บไว้เป็นประจำเพื่อหลีกเลี่ยงรูปร่างที่ผิดปกติทำให้เกิดเสียงสะท้อนและความต้านทานพลังงานที่เพิ่มขึ้น ไม่อนุญาตให้ใช้แถบยาวและแคบและไม่อนุญาตให้มีรูปแบบดัมเบล

C. Plane Filtering

. ระนาบพลังงานควรจะเข้ากันอย่างใกล้ชิดกับระนาบภาคพื้นดิน

ข. สำหรับชิปที่มีความถี่ในการใช้งานเกิน 500MHz ส่วนใหญ่อาศัยการกรองตัวเก็บประจุระนาบและใช้การรวมกันของตัวเก็บประจุ เอฟเฟกต์การกรองจะต้องได้รับการยืนยันโดยการจำลองความสมบูรณ์ของพลังงาน

ค. ติดตั้งตัวเหนี่ยวนำสำหรับตัวเก็บประจุ decoupling บนระนาบควบคุมเช่นตัวเก็บประจุที่กว้างขึ้นและเพิ่มความแปรปรวนของตัวเก็บประจุเพื่อให้แน่ใจว่าอิมพีแดนซ์ของกำลังไฟฟ้าต่ำกว่าความต้านทานเป้าหมาย

iii. การเดินสายเค้าโครงชิป

ชิปพลังงานเป็นแกนหลักของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และทำให้มั่นใจได้ว่าความสมบูรณ์ของพลังงานนั้นเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์และความเสถียร การควบคุมความสมบูรณ์ของพลังงานสำหรับชิปพลังงานส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการจัดการเส้นทางของหมุดพลังงานชิปและการจัดวางที่ถูกต้องและการเดินสายของตัวเก็บประจุ decoupling ข้อควรพิจารณารายละเอียดต่อไปนี้และคำแนะนำในทางปฏิบัติเกี่ยวกับแง่มุมเหล่านี้

A.CHIP การกำหนดเส้นทางพินพลังงาน

การกำหนดเส้นทางของหมุดกำลังชิปเป็นส่วนสำคัญของการควบคุมความสมบูรณ์ของพลังงาน เพื่อให้อุปทานที่มั่นคงในปัจจุบันขอแนะนำให้ทำให้การกำหนดเส้นทางของหมุดพลังงานข้นโดยทั่วไปจะมีความกว้างเท่ากับหมุดชิป โดยทั่วไปแล้วความกว้างขั้นต่ำไม่ควรน้อยกว่า 8mil แต่เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าพยายามที่จะบรรลุความกว้าง 10mil โดยการเพิ่มความกว้างของการกำหนดเส้นทางความต้านทานสามารถลดลงได้ซึ่งจะช่วยลดเสียงรบกวนของพลังงาน

B.layout และการกำหนดเส้นทางตัวเก็บประจุ decoupling

ตัวเก็บประจุ Decoupling มีบทบาทสำคัญในการควบคุมความสมบูรณ์ของพลังงานสำหรับชิปพลังงาน โดยทั่วไปแล้วตัวเก็บประจุของตัวเก็บประจุจะถูกแบ่งออกเป็นตัวเก็บประจุขนาดใหญ่และขนาดเล็กทั้งนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของตัวเก็บประจุ

. ตัวเก็บประจุขนาดใหญ่: ตัวเก็บประจุขนาดใหญ่มักจะกระจายอย่างสม่ำเสมอรอบชิป เนื่องจากความถี่เรโซแนนท์ที่ต่ำกว่าและรัศมีการกรองที่ใหญ่ขึ้นพวกเขาสามารถกรองเสียงรบกวนความถี่ต่ำได้อย่างมีประสิทธิภาพและให้แหล่งจ่ายไฟที่เสถียร

ข. ตัวเก็บประจุขนาดเล็ก: ตัวเก็บประจุขนาดเล็กมีความถี่เรโซแนนท์ที่สูงขึ้นและรัศมีการกรองขนาดเล็กดังนั้นควรวางไว้ใกล้กับหมุดชิป การวางไว้ให้ไกลเกินไปอาจไม่สามารถกรองเสียงรบกวนความถี่สูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ เลย์เอาต์ที่ถูกต้องทำให้มั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพของตัวเก็บประจุขนาดเล็กในการกรองเสียงรบกวนความถี่สูงนั้นถูกนำมาใช้อย่างเต็มที่

C. วิธีการเดินสายของตัวเก็บประจุ decoupling แบบขนาน

เพื่อปรับปรุงความสมบูรณ์ของพลังงานต่อไปตัวเก็บประจุ decoupling หลายตัวมักจะเชื่อมต่อแบบขนาน วัตถุประสงค์หลักของการปฏิบัตินี้คือการลดการเหนี่ยวนำแบบซีรีย์ที่เทียบเท่า (ESL) ของตัวเก็บประจุแต่ละตัวผ่านการเชื่อมต่อแบบขนาน

เมื่อขนานกันหลายตัวเก็บประจุ decoupling ควรให้ความสนใจกับตำแหน่งของ vias สำหรับตัวเก็บประจุ การปฏิบัติทั่วไปคือการชดเชยความกล้าหาญของพลังและพื้นดิน วัตถุประสงค์หลักของสิ่งนี้คือการลดการเหนี่ยวนำร่วมกันระหว่างตัวเก็บประจุ decoupling ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันนั้นเล็กกว่า ESL ของตัวเก็บประจุเดียวมากดังนั้นอิมพีแดนซ์ ESL โดยรวมหลังจากการขนานตัวเก็บประจุ decoupling หลายตัวคือ 1/n โดยการลดการเหนี่ยวนำร่วมกันประสิทธิภาพการกรองสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพทำให้มั่นใจได้ว่าความเสถียรของพลังงานที่ดีขึ้น

เค้าโครงและการกำหนดเส้นทางของโมดูลพลังงานการวางแผนการออกแบบระนาบชั้นในและการจัดการที่ถูกต้องของเค้าโครงชิปพลังงานและการเดินสายเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ผ่านเลย์เอาต์และการกำหนดเส้นทางที่เหมาะสมเราสามารถมั่นใจได้ถึงความเสถียรและประสิทธิภาพของโมดูลพลังงานลดการรบกวนเสียงรบกวนและปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวม การออกแบบสแต็กเลเยอร์และการแบ่งส่วนพลังงานหลายส่วนเพิ่มประสิทธิภาพของระนาบพลังงานช่วยลดสัญญาณรบกวนเสียง การจัดการเค้าโครงชิปพลังงานที่เหมาะสมและการเดินสายและตัวเก็บประจุ decoupling มีความสำคัญต่อการควบคุมความสมบูรณ์ของพลังงานทำให้มั่นใจได้ว่าการจัดหาปัจจุบันที่มั่นคงและการกรองเสียงรบกวนที่มีประสิทธิภาพช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์และความเสถียร

ในการทำงานในทางปฏิบัติปัจจัยต่าง ๆ เช่นขนาดปัจจุบันความกว้างการกำหนดเส้นทางจำนวนของ vias เอฟเฟกต์การมีเพศสัมพันธ์ ฯลฯ จำเป็นต้องได้รับการพิจารณาอย่างละเอียดเพื่อทำการเลย์เอาต์ที่มีเหตุผลและการตัดสินใจเส้นทาง ทำตามข้อกำหนดการออกแบบและแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดเพื่อให้แน่ใจว่าควบคุมและเพิ่มประสิทธิภาพความสมบูรณ์ของพลังงาน ด้วยวิธีนี้เราสามารถจัดหาแหล่งจ่ายไฟที่มั่นคงและมีประสิทธิภาพสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ตอบสนองความต้องการประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นและผลักดันการพัฒนาและความก้าวหน้าของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์

Shenzhen Anke PCB Co. , Ltd