PCB Teknik - PCB enerji tasarımı nasıl dengelenmesi

Daha kompleks bir PCB tahtasını tasarladığında, dizayn ticareti yapmak zorundasınız. Bu satışlar yüzünden PCB'nin elektrik dağıtım a ğının tasarımına etkileyen birkaç faktör var.

PCB enerji tasarımı nasıl dengelenmesi

Kapacitör PCB'de kurulduğunda, kapasitör kuruluşuyla bağlantılı bir döngü oluşturulması var. loop induktans değeri tasarım bağlı. Dönüştürücünün incelenmesi kapasitörden deliğe kadar çizginin genişliğine ve uzunluğuna bağlı, kapasitörünü güç/yere bağlayan çizginin uzunluğuna bağlı, iki delik arasındaki mesafe, deliğin diametri, kapasitörün sol patlamasına bağlı. Şekil 1 çeşitli kapasitörlerin yerleştirme grafiklerini gösterir.

Kapacitör devresinin indikatyonunu azaltmak tasarımında anahtar noktalar:

Kutlar mümkün olduğunca kapasitöre yakın yerleştirilmeli. Güç/yer deliğini azaltın. Eğer mümkün olursa, birçok güç malzemeleri/toprak deliklerini paralel olarak kullanın. Örneğin, akışın tersi polyarlığıyla iki delik mümkün olduğunca yakın yerleştirilmeli, ve akışın aynı polyarlığıyla aynı delikler mümkün olduğunca kadar yerleştirilmeli.

â™ Kısa, geniş kablo ile delikleri kapasitenin peşine bağlayın.

â● Kapacitörleri PCB'nin yüzeyine (üst ve aşağı) mümkün olduğunca yakın yerleştirin. Bu deliklerin arasındaki mesafeyi azaltır. Güç/toprak arasında ince elektrolit kullanın.

Sonraki üç farklı tasarım durumu, kapasitör yükselmesi ve propagasyon etkisi için. FIG. 2 çeşitli tasarlama şartları altında induktans girişini gösteriyor.

1- Zavallı tasarım

â● Tasarımcılar elektrik dağıtım ağ (PDN) tasarımına odaklanmıyor.

Çöplükler arası iyileştirilemez.

Elektrik tasarımı ve toprak uçağı arasındaki mesafe optimize edilmiyor.

Çukur ve kapasitör pipinin arasındaki uzun kabel mesafesi.

Tüm döngü induktans boyutu için, döngü induktans ilk olarak belirlenmiş çizgisinden gelir, çünkü fakir tasarımın uzunluğu diğer iki dava sürece beş kez (iyi tasarım ve çok iyi tasarım sürece). Kapacitörün yakın uça ğa yerleştirildiği üssün uzağından ayrıca dönüşün büyük bir faktördür. Çünkü bu (10 mil) iyileştirilmedi, tüm dönüşün induktans boyutuna dönüşün etkisi çok büyük. Ayrıca tasarımcı enerji kaynağı ve toprak arasında 10 mil dielektrik materyal kullandığından beri, dönüş induktansındaki ikinci faktör propagasyon induktansından geliyor. Optimizasyon olmayan deliklerin arasındaki mesafe deliklerin uzunluğu kadar önemli değil. Döşeğin etkisi daha uzun olduğunda daha büyük olur.

2. Dava - İyi tasarım

â● Tasarımcılar parçacık bir güç dağıtım a ğının tasarımına odaklanmış.

Çöplüklerin uzağını geliştirir. Döşeğin uzunluğu aynı.

â™ Elektrik tasarımı ve toprak seviyesi arasındaki mesafe geliştirildi.

Çukurdan kapasitör pişine kadar kablo uzağı iyileştiriliyor.

Elektrik etkisi hâlâ bütün devre etkisinin en önemli katkıcıdır. Fakat iyi tasarlanmış devreğin etkisi kötü tasarlanmış devreğin etkisinden yaklaşık 2,7 kat daha küçük. Çünkü tasarımcılar 10 mil'den 5 mil'e kadar dielektrik kalıntısını azalttılar, propagasyon etkinliği yarısı kırıldı. perforasyonların etkisi perforasyonlar arasındaki mesafeyi azaltmak üzere biraz geliştirilir.

Tasarımcılar PDN tasarımına büyük dikkat veriyor.

Gelişmiş yer ve delik uzunluğu.

â™ Güç teslimatı ve toprak arasındaki mesafe tamamen iyileştirildi.

Çukurdan kapasitör pişine kadar kablo uzağı iyileştiriliyor.

Çok iyi bir tasarımın incelemesi, yaklaşık 7,65 kat daha az bir tasarımdan. Bunu PCB üzerindeki kalın miktarını aşağı yüzeyinden, kapasitörün düşük uzunluğu yüzünden yakın düz katına yerleştirildiği yerden azaltırarak başarılıyor. Çünkü tasarımcılar enerji kaynağı ve toprak arasındaki elektrolit katının kalıntısını iyileştirdiler, propagasyon etkisi çok azaltılır. Döşek boşluğu ve delik uzunluğu büyük düşürüldüğünde, delikten geçen döngü induktans da önemli bir şekilde geliştiriler. Zavallı tasarımlarla karşılaştırıldığında, çok iyi tasarımların toplam döngüsü, yedi büyük faktörlerden biri tarafından azaltılır.

PCB üzerinde, delik döngüsünün üzerinden fazla induktans kapasitörü yükleyerek, bu yüzden kapasitörün rezonant frekansiyonunu azaltıyor. Elektrik dağıtım a ğı (PDN) tasarladığında bunu hesaba almalısınız. Yüksek frekanslarda dizayn ederken impedans düşürmenin görünümlü bir yoludur.

Verilen bir güç temsili için PDN aracı, çok iyi bir tasarımda veya zavallı bir tasarımdan daha yüksek bir kesim frekansında çok iyi bir tasarım gösteren PCB üretir. Bu beklenen sonuçların tersi olabilir, çünkü daha yüksek kesim frekanslarında ayrılmak düşük kesim frekanslarında ayrılmaktan daha fazla kapasite ihtiyacı var. Çok iyi tasarlanmış durumlarda, daha yüksek kesim frekansları yüksek frekanslar ayrılması anlamına gelir. PCB'de yerleştirilmiş kapasiteler gürültü yüksek frekanslara kadar yüksek bir şekilde a çılıyor.

Zavallı tasarım durumunda, PCB aşağıdaki kesim frekansından fazla yükselemez. Ekstra kapasitör eklenmesi yani, kesme frekansından ötesinde bir kapasitör çıkarma kapasitörü eklemek sadece BOM maliyetini arttırır ve çıkarma etkisine etkisi yok. Çok iyi bir tasarımla karşılaştırıldı, güç dağıtım a ğının tasarımı, fakir tasarımın durumunda gürültüsünün özel frekanslarında daha fazla duyarlıdır. Başka bir örnek olarak, 20 katlı PCB'nin tamamen kalın 115mil olduğunu tahmin edin. Elektrik sağlama katı üçüncü katta. Yüksekten (FPGA'nin 3. katına) kadar kalınlık 12 mil. Yani aşağıdan üçüncü katına kadar kalınlık 103 mil. Güç kaynağı ve formasyon 3 mil sonra dielektrik tarafından ayrılır. BGA deliğinin bu tür parçası için küçük boyutu 5 nh (bu tür elektrik parçası için 5 çift delik). Yüzünün yakın düzenleme alanını çözmek için, onunla alakalı kapasitör altı katta kuruluyor. Bu alışveriş, böyle kurumların uzun perforasyonu yüzünden kapasitör yükselmesi için çok yüksek bir induktans değerinde sonuçlar verir. Tam optimizasyondan sonra, 0402 paket kapasitesinin yüklü indukatörü altındaki 2,3nH ve 0,57nH kattaki aynı kapasitörde.

Bu yol için PDN etkisini geliştirmek için, bir kaç yüksek frekans kapasitörünü katta yerleştirebilirsiniz. Orta frekans ve çoğu kapasitörlerin orijinal durumunu altı katta tutarak. Bu devre tasarımı PDN için kesme çözümüdür çünkü yüksek frekans kapasitörü kesme frekanslarının altında cevap veren kapasitördür. Kapacitansın etkisi toplam döngü induktansından bağlı (kapasitör yükselme induktansından + propagasyon induktansından +BGA delik induktansından) ve FPGA'ye bağlı. Yüksek frekans kapasitesini katta yerleştirebilirsiniz ve FPGA'den biraz uzaklaştırılabilirsiniz. FPGA Çıkış alanının dışında yerleştirilen kapasitörün propagasyon indukatörü 0,2nh. Bu yeni yerleştirme yöntemi düşük seviye yerleştirme yöntemiyle karşılaştırıldı. Toplam dönüş indukatörü (0,57nh + 0,2nh + 0,05nh =0,82nH) altı katında yerleştirildiğinde toplam indukatörden daha küçük.

PCB tahtasının propagasyon etkinliği tasarımın bağımlıdır, güç sağlığı ve toprak uçağı arasındaki ortamda eşittir. Uçak propagasyonu etkinliğini azaltmak için 3 mil ya da az kalıntısı tasarlanmış. PDN performansını geliştirmek için bu tasarım rehberlerini takip edebilirsiniz. İşte sonraki önemli, kattaki bir kattaki tasarlama rehberleri var. Düzende tasarlama rehberleri önemlidir.