電力電子的布線(xiàn)

2020-07-18

在PCB設計中，整個(gè)電路板上的電源也有不同的應用。我們已經(jīng)過(guò)去了很長(cháng)時(shí)間，布局設計人員只需要在整個(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?，F在，在我們的電子設備中使用電源電路需要在布局上達到與其余PCB電路相同的精度，而這一切都圍繞著(zhù)其布線(xiàn)方式。以下是一些有關(guān)電力電子設備注意事項的布線(xiàn)，可幫助您將正確的功率精確地施加到下一個(gè)PCB設計中。

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動(dòng)該網(wǎng)絡(luò )的電源電路中的問(wèn)題。然而，這是電路板布局的一個(gè)領(lǐng)域，通常沒(méi)有給予應有的重視。如果沒(méi)有良好的電源電路布局和布線(xiàn)，PCB可能會(huì )遭受許多不同的電路不穩定因素的困擾。

可能發(fā)生的問(wèn)題之一是，如果不通過(guò)創(chuàng )建良好的布局來(lái)管理電源的開(kāi)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)生串擾，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(wèn)題是，它可能會(huì )失去在較高電流輸出時(shí)進(jìn)行調節的能力。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(wèn)題，讓我們看一些用于更好地布線(xiàn)電源電子設備的方法。

與任何類(lèi)型的布局一樣，最佳布線(xiàn)首先要有良好的零件放置。盡管有些設計師將同時(shí)放置組件并布線(xiàn)，但另一些設計師將首先放置所有零件，然后將布線(xiàn)一起布線(xiàn)。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)而驅動(dòng)良好的跟蹤布線(xiàn)。這意味著(zhù)您的展示位置應專(zhuān)注于獲得最佳的布線(xiàn)效果，而不必專(zhuān)注于創(chuàng )建原始外觀(guān)。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(xiàn)電路板的電源，請記住以下三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

簡(jiǎn)短直接： 

電源網(wǎng)絡(luò )（尤其是傳導大電流的電源網(wǎng)絡(luò )）的最佳布線(xiàn)是保持走線(xiàn)短而直接。減小電流流過(guò)的長(cháng)度將減小走線(xiàn)中的電感，并減少可能產(chǎn)生的噪聲。另外，將跡線(xiàn)的拐角以45度而不是直角布線(xiàn)，甚至更好的是將跡線(xiàn)的拐角繞圓。

廣泛的痕跡： 

跡線(xiàn)的寬度也將減小其電感和電阻。這種結合還將有助于很大程度地降低電路充當天線(xiàn)并產(chǎn)生噪聲的可能性。

停留在同一層上： 

通過(guò)計劃電源部件的布局以實(shí)現最直接的連接，您將無(wú)需使用其他層進(jìn)行布線(xiàn)。這樣不僅可以使布線(xiàn)保持最短的長(cháng)度，而且可以避免使用過(guò)孔，過(guò)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(guò)孔來(lái)在整個(gè)電路板層中上下移動(dòng)以完成所有布線(xiàn)。您還必須使用過(guò)孔將電源組件連接到接地層。但是，您越能遵循路由電源線(xiàn)的短而直接的規則，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(xiàn)，才能夠在您的設計工具中設置網(wǎng)絡(luò )類(lèi)并將規則應用于這些類(lèi)，這是一個(gè)很大的優(yōu)勢。

接下來(lái)，我們將研究PCB設計工具中的設計規則和約束可以提供幫助的一些方式。

使用設計約束來(lái)設置電源走線(xiàn)的布線(xiàn)寬度

布線(xiàn)印刷電路板時(shí)，需要遵循很多不同的布線(xiàn)寬度和間距規則，而對電源電路進(jìn)行布線(xiàn)就是一個(gè)很好的例子。不同的電壓將需要不同的布線(xiàn)寬度和間隙間距，以滿(mǎn)足其設計規范。如果沒(méi)有一套完整的規則和約束條件，設計人員將不得不依靠自己的存儲器將這些約束條件應用于不同的電壓。

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(xiàn)不同電力網(wǎng)的線(xiàn)寬設置。除了這些寬度之外，它還可以設置間隙，通孔，布線(xiàn)拓撲，組件間距，阻抗設置等規則。約束管理器使您可以通過(guò)易于管理的門(mén)戶(hù)進(jìn)入設計數據的約束信息，從而控制電路板的設計方式。

電力電子設備布局的另一個(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(lái)自通過(guò)通孔連接的熱組件的熱量。

將電源設備組件布線(xiàn)到接地層時(shí)，有兩個(gè)重要注意事項。首先是將電源電路的接地層與電路板其余部分使用的數字接地層分開(kāi)?？梢允褂枚鄠€(gè)網(wǎng)或通過(guò)在CAD工具中手動(dòng)創(chuàng )建分隔來(lái)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造散熱墊。