PCB上的走线/敷铜/过孔

大家都清楚,我们电源工程师必不可少的就是画PCB技能,不管有有牛的技术,不懂PCB布局以及特性,产品做出来也是达不到预期的,最近我也了解了不少关于PCB的知识,开个专题和大家分享一下。

一、走线

首先是电路板都是有啥组件构成,这个作为电源工程师需要了解一下。从三个方面:

组件:铜走线

目的:互连两点或更多点

问题:电感和电容

x = 走线长度 (cm)

w = 走线宽度 (cm)

h = 走线高度 (cm)

t = 走线厚度 (cm)

er= PCB 渗透率er = PCB 材料渗透率(FR-4 ~ 4.5)

PCB由金属层和绝缘体组成,可以由多层组成。检查 PCB 的一些常见元素将有助于读者理解许多人认为的“黑魔法”。铜走线用于将一个元件节点连接到另一个节点。这些走线的形状决定了 PCB 的一个非常重要的方面——特性电感、电容,以及最终的特性阻抗。

举个栗子:

0.8 毫米 (0.031 英寸) 厚 PCB (FR-4) 上的 0.8 毫米 (0.031 英寸) 走线具有:

˜ 4nH and 0.8pF per cm

˜ 10nH and 2.0pF per inch

电阻通常被忽略,因为大多数设计不承载超过几毫安的电流,结果通常可以忽略不计。特性阻抗 (Z0) 之前已讨论过,因此这里不再讨论。

但重要的是由走线尺寸和 PCB 电介质 (εr) 决定的电感和电容。 FR-4 可能是当今制造商使用的最常见的 PCB 材料,其磁导率范围通常为 4.0 到 5.0,但 4.5 通常用作典型的磁导率。与 PCB 制造商核实以确定他们使用的材料和相关的渗透性。

二、敷铜

寄生参数怎么去计算。

组件:铜平面

用途:用于地平面和电源平面

问题:信号走线上的杂散电容

优点:大旁路电容和最小电感

h = 平面间距 (cm)

A = 共面面积 = l*w (cm2)

er = PCB 渗透率

举个栗子:

0.8mm (0.031”) 厚的 PCB (FR-4) 具有:

~ 0.5pF/cm2

~ 32.7pF inch2

当使用电源层和接地层时,通常会发现铜层。 平面是一种出色的高频电容器,通常可用于与传统电容器互补的高频旁路。与网格平面相比,通常首选使用实心接地平面。 实心平面将电感降至绝对最小值,这是高速信号(包括模拟和数字信号)的理想特性。 但是,正如稍后将讨论的,该平面会导致电路敏感节点的电容问题。 注意电路的所有属性,不要盲目地在任何地方使用平面。实心平面的一个附带好处是它可以成为一个非常好的热导体,并且可以充当散热器以保持所有设备的热水平最小化。但在 另一方面,由于这种热扩散,温度敏感组件可能不希望接地平面靠近。

三、过孔

组件:过孔

目的:互连不同层上的走线

问题:电感和电容

举个栗子:

0.4mm (0.0157”) 通孔和 1.6mm (0.063”) 厚的 PCB 具有 ~ 1.2nHFR-4 上 0.8mm (0.031”) 焊盘周围的 1.6mm (0.063”) 间隙孔具有 ~ 0.4pF

过孔用于简化其他组件周围的走线布线,或者当需要进行高密度互连时(即 BGA 封装)。 正如 PCB 走线具有电感和电容一样,过孔也是如此。 通常这些元素会被忽略,因为过孔的长度相对于迹线的其余部分通常非常小。 但是,如果信号频率非常高 (>100MHz) 或在高频下具有能量/谐波,这可能会导致问题。最小化过孔问题的最简单方法是简单地不将它们与信号迹线一起使用。 至少应该尽量减少。 如果必须使用过孔,还有其他需要担心的问题将在后面讨论。

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  • dy-icXFVvIG 2021-12-14 16:01
    比论文强一万倍
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  • dy-FHED9mtt 2021-11-16 17:12
    学习了
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