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PCB設計丨電源設計的重要性

華秋電子 ? 2023-09-08 14:49 ? 次閱讀

電源是最容易被忽視的,電源是系統運行的重要組成部分,電源就像“人體的心臟”,為系統的硬件輸送血液(電),要是心臟(電源)運行不正常或供血(電)不足,會導致系統不運行或運行不穩定,在設計之前應該對核心模塊峰值電流表進行知悉,供PCB Layout時評估線寬作用,如下表值得注意的是,不能簡單的全部加起來算成SOC的峰值電流,要評估散熱方案,根據實際場景的工作平均電流進行,表格參數值僅供參考。

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本篇內容以RK806電源方案的PCB設計為例,為大家主要介紹一下其電源相關的設計注意事項。

RK3588系統采用PMIC芯片RK806來進行整體供電,如下圖所示。整體布局時在滿足結構和特殊器件的布局同時,RK806盡量靠近RK3588,如需要考慮散熱設計,可以適當保持間距不要太靠近也不能離的太遠,擺放方向時,盡量優先考慮 RK806的BUCK1、BUCK2、BUCK3、BUCK4這些輸出電流比較大的電源,到RK3588的信號流向是順暢的。

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電源PCB總體要求

1)過孔數量以0.5*0.3mm尺寸的過孔為例,高壓電源單個過孔推薦走0.8A,低壓電源(1V以下)按0.5A計算,當然也可以通過專業的計算工具進行計算。

2)不建議電源部分器件焊盤及過孔做十字連接處理,應該用鋪銅全覆蓋連接才能更好的散熱和載流。

3)大電流電路,比如Buck輸入輸出電容的GND過孔,應該要和電源輸入端過孔數量多,如下圖所示,這樣才能起到較好的濾波效果(很多客戶容易忽略電容GND端的過孔數量)。

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4)EPAD接地焊盤要優先保證有足夠的過孔,建議保證5*5個0.5*0.3mm或是6*6個0.4*0.2mm的過孔以上,降低接地阻抗和加強熱量傳導;盲埋孔的板子再打一些盲孔輔助降低阻抗,如下圖所示。

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BUCK1\3電路PCB要求

1)輸入電容必須離芯片盡可能近,如果輸入電容放在芯片的背面,需保證電容的GND端朝向芯片,這樣讓輸入電容與VCC和GND的連接環路盡可能小。

2)應當保證SW的走線出焊盤后盡可能短粗,以提高載流能力及電源效率,對于需要打孔的地方,VCC1/3如果合并供電至少需要5個0.5*0.3mm的過孔,如果分開各自需要3個及以上的0.5*0.3mm的過孔。

3)BUKC1和BUCK3的輸出電容的GND端可以靠在一起共用,但至少要15個以上的0.5*0.3mm過孔,如果空間不足可以打小過孔或盲孔補充。

4)BUCKl輸出如果有換層,至少保證15個及以上的0.5*0.3mm過孔,同樣的BUCK3要保證12個及以上的0.5*0.3mm 過孔,如下圖所示。

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BUCK2電路PCB要求

1)輸入電容必須離芯片盡可能近,如果輸入電容放在芯片的背面,需保證電容的GND端朝向芯片,這樣讓輸入電容與VCC和GND的連接環路盡可能小。

2)應當保證SW的走線出焊盤后盡可能短粗,以提高載流能力及電源效率,對于需要打孔的地方,VCC2供電至少需要3個0.5*0.3mm過孔,輸出電容的GND端至少要12個以上的0.5*0.3mm過孔,如果空間不足可以打小過孔或盲孔補充。

3)輸出如果有換層,至少保證12個及以上的0.5*0.3mm過孔,如下圖所示。

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BUCK4電路PCB布局布線要求

1)輸入電容必須離芯片盡可能近,如果輸入電容放在芯片的背面,需保證電容的GND端朝向芯片,這樣讓輸入電容與VCC和GN的連接環路盡可能小。

2)應當保證SW的走線出焊盤后盡可能短粗,以提高載流能力及電源效率,對于需要打孔的地方,VCC4供電至少需要3個0.5*0.3mm的過孔,輸出電容的GND端至少要12個以上的0.5*0.3mm過孔,如果空間不足,可以打小過孔或盲孔補充,如下圖所示。

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2.5A BUCK電路PCB要求

1)輸入電容必須離芯片盡可能近,如果輸入電容放在芯片的背面,需保證電容的GND端朝向芯片,這樣讓輸入電容與VCC和GND的連接環路盡可能小,如下圖所示。

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2)應當保證SW的走線出焊盤后盡可能短粗,以提高載流能力及電源效率。

3)對于需要打過孔的地方,VCC5/6/7/10供電至少需要3個0.5*0.3mm的過孔,VCC8/9至少需要2個0.5*0.3mm的過孔,輸出電容的GND端至少要5個及以上的0.5*0.3mm過孔,如果空間不足可以打盲孔補充,如下圖所示。

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4)輸出如果要換層,至少保證5個及以上的0.5*0.3mm過孔換層。

LDO電路PCB布局布線要求

1)輸入電容必須離芯片盡可能近,輸入電容與VCC11/12/13/14和GND的連接環路盡可能小。

2)輸出電容必須離芯片盡可能近,輸出電容與PLDO1/2/3/4/5/6及NLDO1/2/3/4/5和GND的連接環路盡可能小。

3)VCCA電容必須靠近管腳放置,遠離其它干擾源,電容的地焊盤必須良好接地,即VCCA電容地焊盤和EPAD之間路徑必須保證最短,不得被其他信號分割。

4)Pin67(RESETB)的100nF電容必須靠近管腳,提高芯片抗干擾能力。

5)LDO部分管腳不建議覆銅,所有管腳通過走線方式和外面連接,焊盤內走線寬度不得超過焊盤寬度,防止制板后,焊盤變大貼片容易連錫。

6)走線粗線一般按1mm寬度走1A來設計,大電流輸出的LDO根據后端實際供電需求,走線在從芯片引出后應盡快變粗到需求大小,要特別關注低壓大電流NLDO的走線長度及損耗,以滿足目標芯片的供電電壓及紋波需求,如下圖所示。

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設計完PCB后,一定要做分析檢查,才能讓生產更順利,這里推薦一款可以一鍵智能檢測PCB布線布局最優方案的工具:華秋DFM軟件,只需上傳PCB/Gerber文件后,點擊一鍵DFM分析,即可根據生產的工藝參數對設計的PCB板進行可制造性分析。

華秋DFM軟件是國內首款免費PCB可制造性和裝配分析軟件,擁有300萬+元件庫,可輕松高效完成裝配分析。其PCB裸板的分析功能,開發了19大項,52細項檢查規則,PCBA組裝的分析功能,開發了10大項,234細項檢查規則

基本可涵蓋所有可能發生的制造性問題,能幫助設計工程師在生產前檢查出可制造性問題,且能夠滿足工程師需要的多種場景,將產品研制的迭代次數降到最低,減少成本。

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
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