怎么根據(jù)電流大小選擇PCB走線的線寬

在設(shè)計PCB時，工程師們往往很想使用自動布線。通常，純數(shù)字的電路板采用自動布線是沒有問題的。但是，在設(shè)計模擬、混合信號或高速電路板時，如果采用布線軟件的自動布線工具，可能會出現(xiàn)一些問題，甚至很可能帶來嚴(yán)重的電路性能問題。本期技術(shù)專題，我們請到星球號技術(shù)大牛為你解決PCB設(shè)計難點，多角度全面展示其PCB技術(shù)設(shè)計實例的經(jīng)驗。

怎么根據(jù)電流大小選擇PCB走線的線寬

1.PCB走線線寬的重要性

PCB載流能力的計算一直缺乏權(quán)威的技術(shù)方法、公式，經(jīng)驗豐富CAD工程師依靠個人經(jīng)驗?zāi)茏鞒鲚^準(zhǔn)確的判斷。但是對于CAD新手，不可謂遇上一道難題。

對于大電流電源走線來說，沒有按照正確的方法評估走線線寬，可能導(dǎo)致電流過大，燒毀板子走線；對于高速信號來說，沒有合適的計算線寬，可能導(dǎo)致阻抗失配，引起信號完整性問題。

2.PCB走線跟哪些因素有關(guān)

PCB的走線主要跟電流大小，溫升，走線走在哪一層，銅厚這幾個因素有關(guān)。

話不多說，對于工科而言，最主要的是應(yīng)用，當(dāng)然也有網(wǎng)站上會貼出一些數(shù)據(jù)，如下所示：

本文的目的是推薦大家一個用于計算PCB走線線寬的網(wǎng)站，如下所示……

你的PCB地線走的對嗎？為什么要有主地？

PCB layout需要豐富的經(jīng)驗和扎實的理論基礎(chǔ)支持，還要多踩幾個坑，多做幾個仿真加深對走線的理解，才能形成閉環(huán)的走線設(shè)計，今天介紹一個和GND走線相關(guān)的案例，在手機(jī)領(lǐng)域會影響相機(jī)畫質(zhì)、在醫(yī)療領(lǐng)域會影響生物電信號采集信噪比，如果不理解背后的原理，只會復(fù)制原理圖或PCB的話，往往達(dá)不到電路的最佳性能。

地線在PCB走線中，通常有三種作用：

回流

控制阻抗

屏蔽

今天介紹的案例是和回流相關(guān)，地線上的電壓波動會影響到對噪聲敏感的模擬電路。上圖是一種地線走線示意圖，數(shù)字電路和模擬電路的GND最終都要匯聚一起和電池的地連接，也就是說數(shù)字電流Id和模擬電流Ia最終都要匯集在一起，那么這兩路電流Id和Ia就用公用地線部分，如上圖括號內(nèi)所示，一般而言數(shù)字電流Id的波動是比較大的，而模擬電流Ia的波動略小……

PCB板屏蔽罩的EMC-設(shè)計

PCB 板的天線模塊產(chǎn)品比如GPS & GPRS模塊；還有一些產(chǎn)品帶有RF功能的模塊我們在設(shè)計時會用到金屬屏蔽罩：其結(jié)構(gòu)如下(全屏蔽)我們要重點關(guān)注外界的信號的干擾影響；

GPRS模塊設(shè)計；信號的頻率2.4GHZ

當(dāng)我們應(yīng)用屏蔽罩方式進(jìn)行我們電子產(chǎn)品進(jìn)行屏蔽EMI設(shè)計時我們需要注意以下幾點：屏蔽罩開口形狀與輻射噪聲的參考關(guān)系;開口孔徑小于λ/5=20mm……

LLC諧振變換器電氣原理圖及PCB設(shè)計

下面是LLC諧振電源案例，分享給各位讀者朋友。驅(qū)動采用隔離變壓器，副邊采用全波整流電路，環(huán)路采用TL431 2型補(bǔ)償。

主電路

控制及驅(qū)動

低EMI DC/DC變換器PCB設(shè)計

由于每個開關(guān)電源都會產(chǎn)生寬頻帶噪聲，所以，想要將汽車電路板網(wǎng)絡(luò)中DC/DC變換器集成到汽車控制裝置中的同時，還能滿足汽車OEM的EMC標(biāo)準(zhǔn)，簡直是難上加難。

通常，DC/DC變換器和其他高速電路的噪聲會通過有效天線路徑的連接電纜傳播輻射。為了阻斷這些潛在輻射路徑，就需要在每個電纜連接處過濾掉噪聲。因為只有噪聲源的磁場和電場沒有耦合到濾波器件或電纜中時，此種濾波才有效。

在近場環(huán)境中，場強(qiáng)的下降與距離平方的倒數(shù)成正比(1/d2)。因此，噪聲源、濾波器件和連接器之間必須有一個最小距離。

但實際上，通常會根據(jù)機(jī)械尺寸提前定義好PCB尺寸和電纜連接器的位置。另外，在PCB的某些區(qū)域中，最大元器件的高度可能非常有限，還有可能無法雙面組裝。這時，需仔細(xì)布局元器件的位置和PCB走線 - 尤其針對汽車制造等高標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)。

布局規(guī)劃

為避免直接將DC/DC變換器中的電場磁場耦合進(jìn)連接器和電纜，電路請務(wù)必盡遠(yuǎn)離PCB連接點布置（見圖1）。

圖1 噪聲源離連接器和電纜越遠(yuǎn)越好

距離或額外的屏蔽能降低電磁兼容濾波器、連接器和電纜的場強(qiáng)?？梢钥紤]用屏蔽代替距離……

多年的積累之PCB畫圖散熱絕殺技巧

對于電子設(shè)備來說，工作時都會產(chǎn)生一定的熱量，這樣就會使設(shè)備內(nèi)部溫度迅速上升，如果不及時將該熱量散發(fā)出去，設(shè)備就會持續(xù)的升溫，器件就會因過熱而失效，電子設(shè)備的可靠性能就會下降。

因此，PCB電路板的散熱是一個非常重要的環(huán)節(jié)，那么PCB電路板散熱技巧是怎樣的，下面來跟跟電子星球的朋友們一起來討論下。

如何散熱更好？

通過PCB板本身散熱：目前廣泛應(yīng)用的PCB板材是覆銅/環(huán)氧玻璃布基材或酚醛樹脂玻璃布基材，還有少量使用的紙基覆銅板材。這些基材雖然具有優(yōu)良的電氣性能和加工性能，但散熱性差，作為高發(fā)熱元件的散熱途徑，幾乎不能指望由PCB本身樹脂傳導(dǎo)熱量，而是從元件的表面向周圍空氣中散熱。

但隨著電子產(chǎn)品已進(jìn)入到部件小型化、高密度安裝、高發(fā)熱化組裝時代，若只靠表面積十分小的元件表面來散熱是非常不夠的。同時由于QFP、BGA等表面安裝元件的大量使用，元器件產(chǎn)生的熱量大量地傳給PCB板，因此，解決散熱的最好方法是提高與發(fā)熱元件直接接觸的PCB自身的散熱能力，通過PCB板傳導(dǎo)出去或散發(fā)出去……

電子產(chǎn)品-FLY開關(guān)電源系統(tǒng) PCB設(shè)計技巧

EMC在電子產(chǎn)品/設(shè)備已經(jīng)成為可靠性的重要組成部分；將越來越被重視！特別對于我們的工業(yè)&消費類產(chǎn)品要求滿足其相應(yīng)的認(rèn)證和出口要求，對應(yīng)的國家政策也在不斷完善；同時國際貿(mào)易的深化發(fā)展；EMC技術(shù)成為電子產(chǎn)品/設(shè)備必過的硬性指標(biāo)！

目前開關(guān)電源由于其體積小，效率高在電子產(chǎn)品&設(shè)備中被廣泛應(yīng)用。我的《開關(guān)電源：EMC的分析與設(shè)計》這門課程幫助了很多人都很輕松解決了開關(guān)電源中碰到的EMI問題；我再將開關(guān)電源PCB設(shè)計的思路分享給大家。

1.PCB-Layout-接地方法（FLY架構(gòu)）

PCB-Layout-接地方法

初級接地規(guī)則：

A. 連接方法為所有小信號GND與控制IC的GND相連后,與輔助繞組的輸出電容地相連，然后與輔助繞組的地相連，再連接到Power GND（即大信號GND）……

L6562 Flyback PFC PCB設(shè)計

總算利用空余時間完成了PCB布線，好久沒有設(shè)計PCB了，都感覺有些生疏了，此次flyback PCB設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)布局不是太理想，由于布線快結(jié)束了，就沒有對布局做出調(diào)整，之后改版是在做出優(yōu)化，實驗調(diào)試過程中還有些許改動，圖中輸入電容C2封裝忘記換了,這里一個CBB電容就可以。

圖1 Bottom Layer

圖2 Top Layer

圖3 PCB

PCB規(guī)則設(shè)置

這里主要談?wù)凱CB設(shè)計相關(guān)事項，對于初學(xué)者來說往往容易忽視，或是不注意，往往沒有一個良好的設(shè)計習(xí)慣，這將會影響后續(xù)的工作習(xí)慣，不利于工作開展……

EMC設(shè)計-開關(guān)電源PCB設(shè)計思路

其實我們電子產(chǎn)品往往60%以上都出現(xiàn)在電子線路板的PCB設(shè)計上。好的PCB設(shè)計需要相關(guān)的理論及實踐經(jīng)驗。本文檔提供開關(guān)電源的PCB設(shè)計思路給電子設(shè)計愛好者參考！

1.PCB設(shè)計總體原則

*拓?fù)潆娏骰芈纷钚』?；脈沖電流回路最小化。

*對于隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),電流回路被變壓器隔離成兩個或多個回路（原邊和副邊）,電流回路要分開最小化布置。

*如果電流回路有個接地點，那么接地點要與中心接地點重合。

*實際設(shè)計時，我們會受到條件的限制；2個回路的電容可能不好近距離的共地！設(shè)計的關(guān)鍵點：我們要采用電氣并聯(lián)的方式就近增加一個電容達(dá)成共地（如上圖）。

2.PCB-Layout-高頻走線（FLY為參考例）

A.整流二級管，鉗位吸收二極管，MOS管與變壓器引腳;這些高頻處引線應(yīng)盡可能短，layout 時避免走直角；特別是RCD回路吸收二極與MOS管的距離對產(chǎn)品的輻射影響會達(dá)到10dB以上??！以下用測試數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充說明。

B.MOS管的驅(qū)動信號,檢流電阻的檢流信號,到控制IC 的走線距離越短越好；

C.檢流電阻與MOS和GND 的距離應(yīng)盡可能短。

案例-實驗測試?yán)篟CD回路影響，RCD回路及吸收二極管與MOS的距離位置影響。

RCD吸收回路增大且吸收二極管遠(yuǎn)離MOS管放置；PCB如上，測試EMI數(shù)據(jù)如下；

EMI-輻射測試結(jié)果35MHZ-50MHZ出現(xiàn)超標(biāo)的頻點；

RCD吸收回路最小且吸收二極管靠近MOS管放置；PCB如上，測試EMI數(shù)據(jù)如下；

EMI-輻射測試結(jié)果35MHZ-50MHZ有較好的設(shè)計裕量；EMI測試OK!!

原因分析：主開關(guān)管漏極為強(qiáng)干擾源， RCD吸收用以減弱此干擾能量，RCD越靠近漏極輻射能量則越小……

編輯：黃飛

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