1.电源平面PCB设计 1、做电源处理时,首先应该考虑的是其载流能力,其中包含2个方面。
(a)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。
(b)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。
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。
2、 其次应考虑电源路径,具体应考虑以下2个方面。 (下面的第1,2,4点很重要!!!)
(a)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。
(b)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。
(c)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。
(d)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。
3、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。
高速信号一般以GND平面或者电源平面作为参考层,跨分割的意思是指信号线走线底下的参考层断掉了,如下图右(深蓝是参考层,浅蓝是分割线,红色是信号线)。 这时候可以加一些缝补电容把两个分割的平面补起来,如下图左。
2.硬件工程师如何审核电源平面设计 来源于部门前辈的建议:其实就是看从哪里来,到哪里去,怎么去的。(跟上面的PCB设计思路差不多)。 第一步:看电源的源头。 电源的源头一般是连接器或者电源芯片。
第二步:看同层电源平面的完整性。 主要看电源路径长度,有没有细长条或者哑铃型分割(这个有可能会导致电压压降突变的),电源线跟信号线有没有长时间平行走线(可能会串扰)。
第三步:看电源平面跨层。 跨层首先看电流过孔。检查同一电源平面,在不同PCB板层是如何通过过孔搭接起来的,看电源过孔的数量够不够以及过孔的位置(优化过孔位置,缩短电源路径长度)。 其次就是检查不同电源平面,有没有平行走线(这种情况比较多)以及铜皮平行走线(电源平面的相邻层一般是信号层和GND层,有些小的电源平面是画在信号层上的,对于此类电源平面,就要注意铜皮平行走线了)。
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