PCB设计丨电源设计的重要性
发布时间：2023-9-8 14:09
发布者：华秋电子
关键词：
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电源是最容易被忽视的，电源是系统运行的重要组成部分，电源就像“人体的心脏”，为系统的硬件输送血液（电），要是心脏（电源）运行不正常或供血（电）不足，会导致系统不运行或运行不稳定，在设计之前应该对核心模块峰值电流表进行知悉，供PCB Layout时评估线宽作用，如下表值得注意的是，不能简单的全部加起来算成SOC的峰值电流，要评估散热方案，根据实际场景的工作平均电流进行，表格参数值仅供参考。 本篇内容以RK806电源方案的PCB设计为例，为大家主要介绍一下其电源相关的设计注意事项。 RK3588系统采用PMIC芯片RK806来进行整体供电，如下图所示。整体布局时在满足结构和特殊器件的布局同时，RK806尽量靠近RK3588，如需要考虑散热设计，可以适当保持间距不要太靠近也不能离的太远，摆放方向时，尽量优先考虑 RK806的BUCK1、BUCK2、BUCK3、BUCK4这些输出电流比较大的电源，到RK3588的信号流向是顺畅的。 电源PCB总体要求 1）过孔数量以0.5*0.3mm尺寸的过孔为例，高压电源单个过孔推荐走0.8A，低压电源（1V以下）按0.5A计算，当然也可以通过专业的计算工具进行计算。 2）不建议电源部分器件焊盘及过孔做十字连接处理，应该用铺铜全覆盖连接才能更好的散热和载流。 4）EPAD接地焊盘要优先保证有足够的过孔，建议保证5*5个0.5*0.3mm或是6*6个0.4*0.2mm的过孔以上，降低接地阻抗和加强热量传导；盲埋孔的板子再打一些盲孔辅助降低阻抗，如下图所示。 BUCK1\3电路PCB要求 1）输入电容必须离芯片尽可能近，如果输入电容放在芯片的背面，需保证电容的GND端朝向芯片，这样让输入电容与VCC和GND的连接环路尽可能小。 2）应当保证SW的走线出焊盘后尽可能短粗，以提高载流能力及电源效率，对于需要打孔的地方，VCC1/3如果合并供电至少需要5个0.5*0.3mm的过孔，如果分开各自需要3个及以上的0.5*0.3mm的过孔。 3）BUKC1和BUCK3的输出电容的GND端可以靠在一起共用，但至少要15个以上的0.5*0.3mm过孔，如果空间不足可以打小过孔或盲孔补充。 4）BUCKl输出如果有换层，至少保证15个及以上的0.5*0.3mm过孔，同样的BUCK3要保证12个及以上的0.5*0.3mm 过孔，如下图所示。 BUCK2电路PCB要求 1）输入电容必须离芯片尽可能近，如果输入电容放在芯片的背面，需保证电容的GND端朝向芯片，这样让输入电容与VCC和GND的连接环路尽可能小。 2）应当保证SW的走线出焊盘后尽可能短粗，以提高载流能力及电源效率，对于需要打孔的地方，VCC2供电至少需要3个0.5*0.3mm过孔，输出电容的GND端至少要12个以上的0.5*0.3mm过孔，如果空间不足可以打小过孔或盲孔补充。 3）输出如果有换层，至少保证12个及以上的0.5*0.3mm过孔，如下图所示。 BUCK4电路PCB布局布线要求 1）输入电容必须离芯片尽可能近，如果输入电容放在芯片的背面，需保证电容的GND端朝向芯片，这样让输入电容与VCC和GN的连接环路尽可能小。 2）应当保证SW的走线出焊盘后尽可能短粗，以提高载流能力及电源效率，对于需要打孔的地方，VCC4供电至少需要3个0.5*0.3mm的过孔，输出电容的GND端至少要12个以上的0.5*0.3mm过孔，如果空间不足，可以打小过孔或盲孔补充，如下图所示。 2.5A BUCK电路PCB要求 1）输入电容必须离芯片尽可能近，如果输入电容放在芯片的背面，需保证电容的GND端朝向芯片，这样让输入电容与VCC和GND的连接环路尽可能小，如下图所示。 2）应当保证SW的走线出焊盘后尽可能短粗，以提高载流能力及电源效率。 3）对于需要打过孔的地方，VCC5/6/7/10供电至少需要3个0.5*0.3mm的过孔，VCC8/9至少需要2个0.5*0.3mm的过孔，输出电容的GND端至少要5个及以上的0.5*0.3mm过孔，如果空间不足可以打盲孔补充，如下图所示。 4）输出如果要换层，至少保证5个及以上的0.5*0.3mm过孔换层。 LDO电路PCB布局布线要求 1）输入电容必须离芯片尽可能近，输入电容与VCC11/12/13/14和GND的连接环路尽可能小。 2）输出电容必须离芯片尽可能近，输出电容与PLDO1/2/3/4/5/6及NLDO1/2/3/4/5和GND的连接环路尽可能小。 3）VCCA电容必须靠近管脚放置，远离其它干扰源，电容的地焊盘必须良好接地，即VCCA电容地焊盘和EPAD之间路径必须保证最短，不得被其他信号分割。 4）Pin67（RESETB）的100nF电容必须靠近管脚，提高芯片抗干扰能力。 5）LDO部分管脚不建议覆铜，所有管脚通过走线方式和外面连接，焊盘内走线宽度不得超过焊盘宽度，防止制板后，焊盘变大贴片容易连锡。 6）走线粗线一般按1mm宽度走1A来设计，大电流输出的LDO根据后端实际供电需求，走线在从芯片引出后应尽快变粗到需求大小，要特别关注低压大电流NLDO的走线长度及损耗，以满足目标芯片的供电电压及纹波需求，如下图所示。 设计完PCB后，一定要做分析检查，才能让生产更顺利，这里推荐一款可以一键智能检测PCB布线布局最优方案的工具：华秋DFM软件，只需上传PCB/Gerber文件后，点击一键DFM分析，即可根据生产的工艺参数对设计的PCB板进行可制造性分析。 华秋DFM软件是国内首款免费PCB可制造性和装配分析软件，拥有300万+元件库，可轻松高效完成装配分析。其PCB裸板的分析功能，开发了19大项，52细项检查规则，PCBA组装的分析功能，开发了10大项，234细项检查规则。 基本可涵盖所有可能发生的制造性问题，能帮助设计工程师在生产前检查出可制造性问题，且能够满足工程师需要的多种场景，将产品研制的迭代次数降到最低，减少成本。 |
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