每个设计师都需要知道的实用PCB布局技巧
- 发布时间:2024-01-11 15:50:41
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今天深亚小编给大家分享实用的“PCB布局技巧有哪些?”工程师往往最关注电路、最新组件和代码,将其视为电子项目的重要组成部分,但有时往往忽略掉至关重要的PCB布局。PCB布局不良会导致功能和可靠性问题。本文包含实用的PCB布局技巧,可以帮助您正确可靠地布局PCB。
铜线大小
现实中的铜线具有电阻。这意味着当电流流过铜线时,铜线会出现电压下降、功耗和温度上升。电阻由以下公式定义:
PCB设计者通常使用长度、厚度和宽度来控制PCB铜线的电阻。电阻是用于制作铜线的金属的一种物理特性。PCB设计者不能真正改变铜的物理特性,所以要关注铜线尺寸,这是你可以控制的。
PCB铜线厚度以盎司为单位测量。如果我们在1平方英尺的面积上均匀地分布1盎司的铜,那么一盎司的铜就是我们要测量的厚度。这个厚度是0.0014英寸。许多PCB设计者使用1盎司或2盎司的铜,但许多PCB制造商可以提供6盎司的厚度。请注意,像引脚这样紧密相连的精细特征很难在厚铜中制造。具体就要咨询PCB制造商。
可以用测量线计算工具来测量铜线宽度和厚度是否符合你的程序;目标是温度上升5°C。如果你在电路板上有多余的空间,可以使用更大的铜线,因为它们不需要任何费用。
在制作多层板时,请记住,外层的铜线比内层的铜线具有更好的冷却效果,因为内层的热量在传导、辐射或连接之前必须穿过铜和PCB材料层。
使回路更小,尤其是高频回路,应尽可能小。小回路具有较低的电感和电阻。在接地平面上放置回路进一步降低了电感。具有小环路可以减少由V=Ldi/dt造成高频电压高峰。
小回路也有助于减少从外部源电感耦合到节点或从节点传播的信号量。这就是你想要的,除非你在设计天线。还要保持运算放大器电路的回路较小,以防止噪声耦合到电路中。
去耦电容器放置
将去耦电容器尽可能靠近集成电路的电源和接地引脚,以最大限度地提高去耦效率。将电容器放置得更远会引入杂散电感。从电容器引脚到接地平面的多个过孔可以减少电感。
开尔文接法
开尔文接法对于测量非常有用。开尔文接法是在精确的位置进行的,以减少杂散电阻和电感。例如,对于电流感应电阻器,开尔文接法会放置在电阻器焊盘的确切位置,而不是在某个任意位置上。虽然在原理图上,将连接放置在电阻器焊盘上或任意点上可能看起来相同,但实际的导线具有电感和电阻,如果不使用开尔文接法,可能会对测量结果产生影响。
将数字信号和噪声信号远离模拟信号
并行导线或导体形成电容。将导线靠近放置在一起的情况下,信号之间会产生电容耦合,特别是对于高频信号。请将高频和噪声信号与您不希望受到干扰的信号保持距离。
地不是理想的导体
地并非理想的导体。请注意将带有噪声的地线远离需要保持清静的信号。使地线足够大,可以承载预计的电流。将地层直接放置在信号线下方可以降低信号线的阻抗,这是理想的情况。
过孔的尺寸和数量
过孔具有电感和电阻。如果要将一条导线从PCB的一侧引出到另一侧,并且需要低电感或电阻,请使用多个过孔。较大的过孔具有较低的电阻。这在接地滤波电容器和高电流节点中特别有用。可以使用类似这样的过孔尺寸计算器。
将PCB用作散热片
在表面贴装元件周围放置额外的铜片,以提供更大的散热表面积,以更高效地散发热量。某些元件的数据手册(特别是功率二极管、功率MOSFET或电压调节器)有关于使用PCB表面积作为散热片的指导。
热量过孔
可以使用过孔将热量从PCB的一侧传输到另一侧。当PCB安装在能进一步散热的机箱上的散热器上时,这是特别有用的。较大的过孔比较小的过孔更有效地传递热量。多个过孔比一个过孔更有效地传递热量,并降低元件的工作温度。较低的工作温度有助于提高可靠性。
热风焊盘
热风焊盘是使导线或填充与组件引脚之间的连接变小,以便更容易进行焊接。这种小的连接较短,以减少对电阻的影响。如果不使用组件引脚上的热风焊盘,那么组件可能会稍微冷一些,因为与能够散热的导线或填充之间有更好的热连接,但焊接和去焊接会更困难。
导线与安装孔的间距
在铜导线或填充与安装孔之间留出空间,这有助于防止触电风险。焊盘覆盖剂不能被视为可靠的绝缘体,因此请确保铜与任何安装硬件之间有距离。
对热敏感元件的处理
将对热敏感的元件与产生热量的其他元件隔离开。对热敏感的元件包括热电偶和电解电容器。将热电偶靠近热源可能会影响温度测量。将电解电容器放置在靠近产生热量的元件附近会降低其使用寿命。产生热量的元件可能包括桥式整流器、二极管、MOSFET、电感和电阻。热量取决于通过元件的电流。
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