本帖最后由 高拓电子科技 于 2024-6-14 11:29 编辑
电源是电子产品正常运行的必要条件，其设计在嵌入式行业、通信行业、工控行业等领域都至关重要。可靠稳定的供电方案有助于提升产品稳定性、性能和使用寿命。
电源PCB元器件布局 在电源PCB设计过程中，从电磁兼容 (EMC) 角度出发，需要重点考虑以下三个主要因素： 1.输入/输出参数: 输入电压、电流、频率等参数会影响元器件的选择和布局。 2.器件密度: 高密度器件布局需要合理规划元器件的间距和走线，以避免电磁干扰。 3.功耗: 高功耗元器件的布局需要考虑散热问题，避免局部过热。 一个实用的规则是，表面贴装元件所占面积应不超过基片的20%，每平方英寸的耗散功率不超过2W。
在元器件布局方面，应遵循以下原则： 1.功能分区: 将数字电路、模拟电路和电源电路分别放置，以减少相互干扰。 2.频率隔离: 将高频电路与低频电路分开，避免高频信号对低频电路产生干扰。 3.敏感元件保护: 将易产生噪声的元器件、小电流电路、大电流电路等远离逻辑电路，以保护敏感元件。 4.干扰源控制: 对时钟电路和高频电路等主要干扰和辐射源应单独安排，远离敏感电路。 5.输入输出位置: 输入输出芯片应位于接近混合集成电路封装的I/O出口处。
高频元器件布局: 1.缩短连线，以减少分布参数和相互间的电磁干扰。 2.易受干扰元器件之间保持距离。 3.输入输出远离干扰源。 4.震荡器靠近使用时钟芯片的位置，远离信号接口和低电平信号芯片。 5.元器件平行排列，并与基片的一边平行或垂直，以减小元器件之间的分布参数。 6.电源和接地的引出焊盘应对称布置，最好均匀分布。 7.裸芯片的贴装区连接到最负的电位平面。
多层混合集成电路层间安排: 1.电源和地层分配: 电源和地层分配在内层，起到屏蔽层的作用，抑制电路板上固有的共模RF干扰，减小高频电源的分布阻抗。 2.电源和地层邻近: 电源平面和地平面尽量相互邻近，一般地平面在电源平面之上，利用层间电容作为电源的平滑电容，同时接地平面对电源平面分布的辐射电流起到屏蔽作用。 3.布线层安排: 布线层应尽量安排与电源或地平面相邻，以产生通量对消作用。
工艺和元器件选取 混合集成电路有三种制造工艺可供选择： 1.单层薄膜工艺: 适合高速高频和高封装密度的电路中，但只能做单层布线且成本较高。 2.多层厚膜工艺: 以较低的成本制造多层互连电路，可以减小线路板的电磁辐射并提高抗干扰能力。 3.多层共烧厚膜工艺: 具有更高的组装密度和更好的高频特性，是目前无源集成的主流技术。
元器件选取: 1.有源器件: 尽量选用裸芯片，没有裸芯片时可选用相应的封装好的芯片。 2.表贴式芯片: 为得到最好的EMC特性，尽量选用表贴式芯片。 3.时钟频率: 在满足产品技术指标的前提下，尽量选用低速时钟，例如，在HC能用时绝不使用AC，CMOS4000能行就不用HC。 4.电容选择: 电容应具有低的等效串联电阻，避免对信号造成大的衰减。
小结: 电源PCB设计是一个复杂的工程，需要综合考虑多种因素，例如元器件布局、工艺选择、元器件选取等。遵循上述原则和建议，有助于设计出更加可靠、稳定的电源系统，提升电子产品的整体性能和寿命。
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