将PCB设计进行到底
2013-12-28 22:20
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在当前岗位上,PCB设计本不是份内工作,但是所里的PCB设计部门那工作效率实在无法忍受,快过年了出差外协也很是不方便。手头的项目里三个板子还是蛮急的,希望年前都能发出去制板,无奈之下只能选择自己动手。过去自己设计的PCB两层板较多,大都是简单的数字信号板,基本不带大电流、模数混合或者高速(50M以上),所以大都没什么特别讲究,画出来的板子也都像模像样的工作。唯一一次做得6层板还只是一个简单的转接板,4个信号层光走简单的一个方向的线。于是这次也很想再尝试一下。机会被抓住了,那就逃不掉了。上图,有两组各两路的电源冗余电路在左右上角,对电流要求也比较高。在和电源设计人员讨论后,除了电源层外其他层也大面积的铺铜。
图1
图2 在这个大电流电路的PCB布局布线过程中,也是学到了一些过去未曾面对过也未曾仔细思考过的东西。另外,毕竟不是专门做PCB设计的,有些规范性的东西还是有些陌生。也是请教了所里的PCB设计师,要来了一份内部参考规范文档。消化后也是有所收获的。1. 关于孔径大小:最小应不低于0.2mm,最大不大于6mm。如大于6mm,则用机械层***。在另一块板子上用的一个继电器的焊盘是焊线用的,所以必须在板子上开一个很大的矩形孔,好将这个继电器固定在板子上。于是想当然的在PCB上画了一个超大的矩形焊盘,但是在PCB设计师检查师告诉我大于6mm的孔直接画上去工厂的机器好像是打不出来的(据说应该是没那么大的钻孔设备),改用Mechanical1层画一个矩形框就行。2. 关于过孔:目前采用贯通式过孔(through hole),如果因为布线密度问题需要采用埋孔(blind/buried via )应先与厂商协商。刚学PCB设计的时候通常也看到坛子里有人讨论什么通孔、盲孔、埋孔的概念,还分析的头头是道,实际上要国内的(国外的我不知道)印制板厂商做盲孔和埋孔成本应该是很高的,所以很少听说PCB设计中使用埋孔和盲孔的。3. 在双层板设计中,一般应该使电流先经过滤波电容滤波再供器件使用,同时还要充分考虑到由于器件产生的电源噪声对下游的器件的影响,一般来说,采用总线结构设计比较好,在设计时,还要考虑到由于传输距离过长而带来的电压跌落给器件造成的影响,必要时增加一些电源滤波环路,避免产生电位差。之前我听一个朋友(也是一个牛人)说过在对电源布线的时候,优先让电源导线经过去耦电容,但是有一回在一个研讨会上请教据说是国内该领域的专家时,得到的答复是不需要考虑。不过今天从这份规范里得到的综合的说法也许更合情合理,对于两层板确是有走线讲究;但是多层板(有专门的内电层)就不需要过多考虑这个问题了。 4. 为了减少层间信号的电磁干扰,相邻布线层的信号线走向应取垂直方向。也许对于横的走一层竖的走另一层的布线方式,我们更多的只是简单的以为这样可以提供不同率,但是我们不应该忘记更重要的是为了减少层间的电磁干扰。 5. 平面层一般用于电路的电源和地层(参考层),由于电路中可能用到不同的电源和地层,需要对电源层和地层进行分隔,其分隔宽度要考虑不同电源之间的电位差,电位差大于12V时,分隔宽度为50mil,反之可选20--40mil 。 6. 另外,对于电流和线宽(包括板厚)的关系,这里给一个表大家参考。
http://www.eefocus.com/ilove314/blog/11-09/231140_50ed8.html
图1
图2 在这个大电流电路的PCB布局布线过程中,也是学到了一些过去未曾面对过也未曾仔细思考过的东西。另外,毕竟不是专门做PCB设计的,有些规范性的东西还是有些陌生。也是请教了所里的PCB设计师,要来了一份内部参考规范文档。消化后也是有所收获的。1. 关于孔径大小:最小应不低于0.2mm,最大不大于6mm。如大于6mm,则用机械层***。在另一块板子上用的一个继电器的焊盘是焊线用的,所以必须在板子上开一个很大的矩形孔,好将这个继电器固定在板子上。于是想当然的在PCB上画了一个超大的矩形焊盘,但是在PCB设计师检查师告诉我大于6mm的孔直接画上去工厂的机器好像是打不出来的(据说应该是没那么大的钻孔设备),改用Mechanical1层画一个矩形框就行。2. 关于过孔:目前采用贯通式过孔(through hole),如果因为布线密度问题需要采用埋孔(blind/buried via )应先与厂商协商。刚学PCB设计的时候通常也看到坛子里有人讨论什么通孔、盲孔、埋孔的概念,还分析的头头是道,实际上要国内的(国外的我不知道)印制板厂商做盲孔和埋孔成本应该是很高的,所以很少听说PCB设计中使用埋孔和盲孔的。3. 在双层板设计中,一般应该使电流先经过滤波电容滤波再供器件使用,同时还要充分考虑到由于器件产生的电源噪声对下游的器件的影响,一般来说,采用总线结构设计比较好,在设计时,还要考虑到由于传输距离过长而带来的电压跌落给器件造成的影响,必要时增加一些电源滤波环路,避免产生电位差。之前我听一个朋友(也是一个牛人)说过在对电源布线的时候,优先让电源导线经过去耦电容,但是有一回在一个研讨会上请教据说是国内该领域的专家时,得到的答复是不需要考虑。不过今天从这份规范里得到的综合的说法也许更合情合理,对于两层板确是有走线讲究;但是多层板(有专门的内电层)就不需要过多考虑这个问题了。 4. 为了减少层间信号的电磁干扰,相邻布线层的信号线走向应取垂直方向。也许对于横的走一层竖的走另一层的布线方式,我们更多的只是简单的以为这样可以提供不同率,但是我们不应该忘记更重要的是为了减少层间的电磁干扰。 5. 平面层一般用于电路的电源和地层(参考层),由于电路中可能用到不同的电源和地层,需要对电源层和地层进行分隔,其分隔宽度要考虑不同电源之间的电位差,电位差大于12V时,分隔宽度为50mil,反之可选20--40mil 。 6. 另外,对于电流和线宽(包括板厚)的关系,这里给一个表大家参考。
铜皮厚度35um | 铜皮厚度50um | 铜皮厚度70um | |||||
宽度mm | 电流A | 宽度mm | 电流A | 宽度 mm | 电流A | ||
0.15 | 0.20 | 0.15 | 0.50 | 0.15 | 0.70 | ||
0.20 | 0.55 | 0.20 | 0.70 | 0.20 | 0.90 | ||
0.30 | 0.80 | 0.30 | 1.10 | 0.30 | 1.30 | ||
0.40 | 1.10 | 0.40 | 1.35 | 0.40 | 1.70 | ||
0.50 | 1.35 | 0.50 | 1.70 | 0.50 | 2.00 | ||
0.60 | 1.60 | 0.60 | 1.90 | 0.60 | 2.30 | ||
0.80 | 2.00 | 0.80 | 2.40 | 0.80 | 2.80 | ||
1.00 | 2.30 | 1.00 | 2.60 | 1.00 | 3.20 | ||
1.20 | 2.70 | 1.20 | 3.00 | 1.20 | 3.60 | ||
1.50 | 3.20 | 1.50 | 3.50 | 1.50 | 4.20 | ||
2.00 | 4.00 | 2.00 | 4.30 | 2.00 | 5.10 | ||
2.50 | 4.50 | 2.50 | 5.10 | 2.50 | 6.00 | ||
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