PCB布局的關(guān)鍵:開關(guān)節(jié)點(diǎn)走線尺寸滿足電流?相信不少人是有疑問的,今天深圳市比創(chuàng)達(dá)電子科技有限公司就跟大家解答一下!
開關(guān)穩(wěn)壓器或功率變換器電路的開關(guān)節(jié)點(diǎn)是關(guān)鍵的傳導(dǎo)路徑,在進(jìn)行PCB布局時(shí)需要特別注意。該電路節(jié)點(diǎn)將一個(gè)或多個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)(例如MOSFET或二極管)連接到磁能存儲(chǔ)設(shè)備(例如電感或變壓器繞組),其開關(guān)信號(hào)包含了快速切換的dV/dt電壓和dI/dt電流,它們很容易耦合到周圍的電路上并產(chǎn)生噪聲問題,可能導(dǎo)致PCB和系統(tǒng)無法滿足嚴(yán)格的電磁兼容性(EMC)要求。
本文將介紹最基本的開關(guān)節(jié)點(diǎn)波形,助您了解如何在PCB路由時(shí)確定適當(dāng)?shù)拈_關(guān)(SW)節(jié)點(diǎn)走線尺寸,并了解開關(guān)節(jié)點(diǎn)中電場(chǎng)(E場(chǎng))和磁場(chǎng)(H場(chǎng))產(chǎn)生的近場(chǎng)耦合效應(yīng)。
確定開關(guān)節(jié)點(diǎn)走線尺寸以滿足電流需求
通常,從穩(wěn)壓器SW引腳到電感輸入側(cè)的走線要比PCB上的其他信號(hào)走線更寬一些。建議采用寬走線或覆銅,并滿足以下要求:
銅厚度和走線寬度應(yīng)足夠,以滿足電流需求。
走線長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短,以最大程度地減少與其他電路產(chǎn)生近場(chǎng)耦合。
SW節(jié)點(diǎn)走線寬度對(duì)于所需電感電流的處理至關(guān)重要。在上述的降壓變換器示例中,提供給電感的平均電流與平均輸出電流(3A)相同。設(shè)計(jì)工程師應(yīng)首先指定最大電流條件,然后將其用于估算SW節(jié)點(diǎn)的走線寬度。
在設(shè)計(jì)示例中,假設(shè)一個(gè)4層PCB在頂層、底層和內(nèi)層使用了1盎司的銅(參見圖1)。開關(guān)穩(wěn)壓器電路在頂層放置并路由,接地(GND)返回平面在頂層以下9.26密耳(約10密耳)的位置。我們可以通過許多現(xiàn)成的計(jì)算工具來確定電流導(dǎo)體的尺寸。這些工具可以在PCB CAD軟件或者PCB制造商的網(wǎng)站上找到。
如果設(shè)計(jì)的最大負(fù)載為3A,并需要將PCB的溫升控制在10°C以內(nèi),則通過計(jì)算可以得出,采用這種4層堆疊,50密耳的導(dǎo)體寬度應(yīng)可以承載接近3.5A的電流。因此,在該設(shè)計(jì)中,50密耳的開關(guān)節(jié)點(diǎn)走線寬度是一個(gè)較好的選擇,它可以提供高于3A最大負(fù)載的裕度。當(dāng)然,根據(jù)具體PCB的允許溫升可以做出不同的權(quán)衡。盡管走線尺寸與電感焊盤一樣寬很常見,但是從這個(gè)示例中我們可以看出,更窄的走線也完全能夠滿足電流和散熱的要求。
請(qǐng)注意,電流導(dǎo)體尺寸的計(jì)算應(yīng)遵循最新的IPC2152標(biāo)準(zhǔn),而不是老版本的IPC2221。這對(duì)多層PCB尤其重要。基于IPC2152的計(jì)算更加精確,而且考慮了PCB厚度、PCB導(dǎo)熱率、走線厚度以及走線到銅平面的距離等諸多因素。
綜上所述,相信通過本文的描述,各位對(duì)PCB布局的關(guān)鍵:開關(guān)節(jié)點(diǎn)走線尺寸滿足電流都有一定了解了吧,有疑問和有不懂的想了解可以隨時(shí)咨詢深圳比創(chuàng)達(dá)這邊。今天就先說到這,下次給各位講解些別的內(nèi)容,咱們下回見啦!也可以關(guān)注我司wx公眾平臺(tái):深圳比創(chuàng)達(dá)EMC!
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