PCB制造商共享PCB电源布局的规则

PCB制造商共享PCB电源布局的规则

PCB布局指南

接地

除非空间有限，否则电路板设计允许包含坚固的电源接地层以提供电磁屏蔽。如果整层不能投入使用，至少要考虑覆盖电源组件下方整个区域的接地多边形。

电源的接地层应与电路其余部分的公共地分开，以减少噪声耦合效应。此外，这两个接地之间的连接应限制在电路板上的一个点，以防止接地环路。

微电导率

电源电路的布线尽量短、宽，以减少电阻损耗和电磁噪声辐射。如果空间允许，建议采用多边形浇注。这对于热导率至关重要的线性电源尤其重要。

建议电路板设计包括实心填充内层，使用通孔连接电源和接地层，以获得更好的效果。应避免使用通孔将电源线从一层切换到另一层，因为通孔将充当增加阻抗的点。连接多边形的多个通孔提供了更好的解决方案。

性能会受到铜层厚度的影响，尽管增加厚度会带来价格溢价，因此成本和性能之间可能需要权衡。

提高导电率的另一种选择是通过改变阻焊层在外板层上添加焊料层。然而，您可以通过在电路板上安装功率元件的点之间添加 PCB 母线或外部电线来获得更好的性能。

元件放置

由于需要尽可能短的布线，因此电源组件应在更好的方向上尽可能靠近，以实现更短的布线长度。这可以包括在电路板的两侧安装部件来实现这一点。

追踪路线

理想情况下，承载敏感信号的布线应远离未连接板层上的电源，并通过地平面与电源布线分开。信号线不得与承载电源的电源线平行，以防止噪声从电源耦合到信号。如果不可避免，信号走线应与电源走线呈 90 度交叉，以尽量减少噪声耦合效应。

circuit board

热管理

所有电源电路都会产生热量，因此电路板设计需要包括热管理。因此，布局时首要考虑的是元件放置，尽可能将加热元件与热传感元件分开，同时保持较短的布线长度。

接下来要考虑的是利用电路板的铜来提供导热性，以便将热量更均匀地分布在远离热点的区域并允许散热。

开关模式电源的一个潜在问题是反馈控制电路通常包含需要与热开关元件放在一起的温度传感元件。如果不进行检查，热点可能会导致电源不稳定并加剧冷却问题。

概括

电源可能是PCB中大部分热量和噪声问题的根源，因此PCB设计必须从一开始就考虑到这一点。良好的电路板设计始于良好的电源布局。

设计没有电源元件的PCB并不常见，但仅仅因为它是通用元件并不意味着它不会给PCB设计带来挑战。有两种主要的变体需要考虑：线性电源和开关模式电源。这些都是 PCB 布局的挑战。

线性电源

线性电源电路本质上很简单，很少有元件可以直接安装在PCB上。挑战在于这些电路效率低下，导致需要管理大量的辐射热和传导热功率损耗。当温度传感元件安装在 PCB 上或封装在环境密封外壳中进行保护时，这个问题可能具有挑战性，限制了冷却选项。

开关电源

开关电源电路比线性电源复杂，但效率更高。这很好，因为它减少了 PCB 设计人员处理热管理的工程时间，但不幸的是，它带来了一系列不同的问题。开关电路可能会产生大量电磁噪声，PCB 设计人员需要对其进行管理。这种电噪声会影响PCB上的其他电路元件，并会发射到电路板外部影响附近的设备。在极端情况下，电源电路产生的噪声会通过主电源线传回，从而影响连接到同一主电源的其他设备。

另一个潜在的噪声问题是开关模式电路经常在输出端产生纹波电压。如果管理不当，可能会通过并行或捆绑线路之间的电容或电感耦合对电路板造成干扰。一个更微妙的问题是，安装开关电路的PCB上可能会出现接地反弹。快速开关会导致电路板上开关组件连接到接地层的点处的接地电位发生瞬态变化。这将在电路板接地平面上造成暂时的电位差。在极端情况下，这种差异可能会导致距离电路板一定距离的组件观察到由这种错误电位差引起的感测信号并做出反应。