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通过过孔缝制PCB布局中的大电流走线

  • 发表时间:2021-05-28 15:05:36
  • 来源:本站
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    我从多年的划船中学到的一件事是始终尊重河流的水流。背弃它可能会导致一些不愉快的后果,因为如果您不为此做好准备,那么电流将使您朝着您不想走的方向走。在电路板设计中,同样的一般警告规则也适用。高电流是设计的必要条件,但是如果您在PCB布局中未给予应有的重视,它也可能导致一些不愉快的后果。

    必须在设计中管理电源和地,并正确分配给它们所连接的不同组件。用来管理PCB布局中大电流的一种技术是缝合过孔,它可以帮助通过电路板传递电流的热量和能量。这是有关在下一个PCB设计中使用过孔缝合处理大电流走线的更多信息。

    电路板上的大电流问题

    许多系统在其操作中会消耗大量功率,并且这些系统中的电路板将需要传导大电流。但是,如果没有针对该电流水平正确设计电路板,则该电路板可能会在电气上或在结构上发生故障。例如,一块电路板使用的金属量不足,无法通过其电源层传导电流,走线可能会变得过热。如果散热不正确,则会影响未为其专门设计的组件的正常运行。最终,热量将产生一个多米诺骨牌场景,越来越多的零件受到影响,最终导致电路板故障。

    高电流可能对电路板造成负面影响的另一个示例是电路板结构的物理故障。原始电路板制造中使用的材料可以承受很多热量,但只能承受一定程度的热量。FR-4是用于PCB制造的标准材料,玻璃化转变温度(Tg)额定值为130摄氏度。超过该点,其固体形式将变得不稳定并可能开始熔化。但是,即使在未达到该温度之前,热量也可能最终通过板上的任何细金属迹线燃烧,从而形成断路,例如保险丝熔断。

    为避免这些和其他大电流问题,必须谨慎设计这些电路在PCB布局中的设计方式。

    大电流电路的电气和热量考虑

    高电流会在电路板上产生大量噪声,尤其是与开关模式电源相关的电流。接通和断开状态之间的切换将产生EMI,EMI的强度将随着开关的上升时间的增加而增加。虽然可以解决此问题,但也可以使用以下一些旨在降低噪声的PCB布局技术来控制该问题。

    电源电路中的组件应放置得足够近,以进行短而直接的走线连接,同时又不要破坏以下可制造性(DFM)规则的设计:

    1.电源组件应全部位于板的同一侧,以消除板内布线的需要。

    2.电源的大电流组件(例如电感器和IC)应尽可能靠近,以实现最短的连接。

    像这样将组件放在一起,布线应该在电源部件内非常直接。您将希望走线尽可能宽,以保持较低的电感并降低EMI的可能性。

    这种策略将使您更好地控制电源电路中存在大电流的电气和散热问题,但是仍然存在将大电流路由到电路板上其他点的问题。这样的大电流布线中的热问题将需要更多的金属,这可能需要在不止一层上布线。在这里,在大电流走线中使用缝合过孔会有所帮助。