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每天一个小技巧——PCB电源平面处理

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eefishing 发布时间:2020-2-11 22:54
电源平面的处理,在PCB设计中占有很重要的地位。在一个完整的设计项目中,通常电源的处理情况能决定此次项目30%~50%的成功率,本次给大家介绍在PCB设计过程中电源平面处理应该考虑的基本要素。
1 Z8 W7 J" S: S0 x3 {( F
载流能力
: h3 @9 A& ?/ W: ]4 p* ?3 t4 D- d
做电源处理时,首先应该考虑的是其载流能力。

5 `3 s7 i0 T5 R( e
其中包含2个方面:

2 |% H$ Y% H4 H% e3 A. g
  • 电源线宽或铜皮的宽度是否足够。要考虑电源线宽,首先要了解电源信号处理所在层的铜厚是多少,常规工艺下PCB外层(TOP/BOTTOM层)铜厚是1OZ(35um),内层铜厚会根据实际情况做到1OZ或者0.5OZ。对于1OZ铜厚,在常规情况下,20mil能承载1A左右电流大小;0.5OZ铜厚,在常规情况下,40mil能承载1A左右电流大小。/ K- |' u& D" u4 ~7 l" }
    & k- s) d/ w/ k- O* V. ?
  • 换层时孔的大小及数目是否满足电源电流通流能力。首先要了解单个过孔的通流能力,在常规情况下,温升为10度,可参考下表。
    + ~7 X  B! P) ~- p" J( q) \. T
! E2 U3 _6 R4 R* J" J  a5 e6 C% x0 g5 J
% {1 B) S1 |" E4 M  Q' \& Q
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# L7 m* ]/ Q& c$ s

% ~) v% I. E8 R+ _% r
从上表可以看出,单个10mil的过孔可承载1A的电流大小,所以在做设计时,若电源为2A电流,使用10mil大小过孔打孔换层时,至少要打2个过孔以上。一般在做设计时,会考虑在电源通道上多打几个孔,保持一点裕量。
电源路径
+ [7 n8 v% G% T5 I% k7 F/ g
其次应考虑电源路径,具体应考虑以下2个方面:4 [) S% x( p9 H& E! k

: n1 Z. Y  E# {, R' i8 C/ r
  • 电源路径应该尽量短,如果走的过长,电源的压降会比较严重,压降过大会导致项目失败。

    # @4 I, }+ H$ K3 I' h0 M- N- V& \

8 h5 ?( S; I. T/ [1 Y: J
  • 电源平面分割要尽量保持规则,不允许有细长条及哑铃形分割。
    8 M, Z& X: V9 x) Y0 L$ y+ G

0 Q6 r+ M1 [1 b. @9 Y
2.jpg

. u8 V( S6 V6 ]4 Q& q& W
电源分割时,电源与电源平面分割距离尽量保持在20mil左右,如果在BGA部分区域,可局部保持10mil距离的分割距离,如果电源平面与平面距离过近,可能会有短路的风险。) t% Q5 L5 y2 f- y# K  l2 t
+ `0 l1 Y6 s- S* ^- r$ [" E/ q
如若在相邻平面处理电源,要尽量避免铜皮或者走线平行处理。主要是为了减少不同电源之间的干扰,特别是一些电压相差很大的电源之间,电源平面的重叠问题一定要设法避免,难以避免时可考虑中间隔地层。
5 z5 U2 Z. Y3 z* J( _- Y  T
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  |& O+ u: g/ B2 z4 o$ P

0 d6 v/ t  \. }3 M. R% Y
做电源分割时应尽量避免相邻信号线跨分割情况,信号在跨分割(如下图示红色信号线有跨分割现象)处因参考平面不连续会有阻抗突变情况产生,会产生EMI、串扰问题,在做高速设计时,跨分割会对信号质量影响很大。

$ p/ V& a6 M& e* B
6 X( c  H' L0 J. E" f+ A
4.jpg

1 w& H% F; I; ?& e% q' I1 x
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