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在电路板的设计中怎样保证电源的可靠性设计

更新时间:2015-12-18 15:57:04点击次数:1062次

大家都知道,PCB走线越宽,载流能力越大。因此,假设在同等条件下,10mil的走线能承受1A,那么50mil的走线能承受多大电流?是5A吗?答案自然是否定的。可参看来自国际权威机构提供的推荐数据。
在电路板的设计中,电源的可靠性设计是一个很关键的步骤,直接涉及到系统成败的相关因素。即使在整个PCB板中的布线完成得都很好,但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,可靠性降低,有时甚至影响到产品的成功率。所以对电、地线的布线要认真对待,把电、地线所产生的噪声干扰降到最低限度,以保证产品的质量。

一、确定电源种类

电源是电路中所有元器件工作的能量的来源,不同的元器件对电源的要求也不同,主要有功率要求、电位要求、频率要求、“干净度”要求。根据具体上述的不同的要求,对电源的布线的要求也不一样。

1 大功率电源

布线要注意电源线的宽度,保证能承载所通过的功率,具体的线宽参照式(4-1);同时注意电源器件的散热。在多层板设计中,通常都采用一层或者多层来作为电源层。

2 弱数字信号和模拟信号的电源

通常对电源的“干净度”要求比较高。电源的干净度,指的是电源中还有高频干扰杂波的程度(纹波)。因此特别在数字和模拟电路混合,或者小功率信号和大功率信号混合的时候,电源应该各自供电,或者通过电感耦合的方式来将数字电源和模拟电源分开,保证拟电源的干净度。

3 数字电源

数字信号工作在开关状态,瞬间脉冲和开关,需要一个很大的瞬间电流,对电源产生很大的干扰,尤其是高频干扰;同时数字电路器件为集成器件,对电源的电压的范围有比较苛刻的要求,如TTL电平、LVTTL电平、PECT电平、LVPECL电平等都对电源的稳定度和电压范围有自己的要求,在设计的时候一定要注意。

二、估算电流,确定电源线宽

根据各种芯片的资料和设计,估算该电源线路所通过的电流,确定所需要的导线宽度。根据经验公式可以得到:

W(线宽:mm)>=L(mm/A)xI(电流:A)

式中只是一个经验公式,同时应该根据所设计电路的具体情况可以进行适当修改,但是通过该经验公式得到的数据完全可以保证该导线通过的电流。

PCB载流能力的计算一直缺乏权威的技术方法、公式,经验丰富CAD工程师依靠个人经验能作出较准确的判断。但是对于CAD新手,可谓遇上一道难题。

PCB的载流能力取决与以下因素:

(1)线宽;

(2)线厚(铜箔厚度);

(3)容许温升。

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