เคล็ดลับในการเพิ่มประสิทธิภาพเค้าโครง PCB

เคล็ดลับเค้าโครง PCB ที่จำเป็น นักออกแบบทุกคนควรคุ้นเคย

บทความนี้เสนอคำแนะนำที่เป็นประโยชน์สำหรับการปรับปรุงฟังก์ชันการทำงานและความน่าเชื่อถือของโครงร่าง PCB ของคุณ

การรวมคำแนะนำเหล่านี้สามารถนำไปสู่ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นและความน่าเชื่อถือ

เคล็ดลับเค้าโครง PCB ที่จำเป็น นักออกแบบทุกคนควรคุ้นเคย

วิศวกรมักจัดลำดับความสำคัญของวงจร การเลือกส่วนประกอบ และการเขียนโปรแกรมเป็นส่วนสำคัญของโครงการอิเล็กทรอนิกส์ อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักถึงความสำคัญของโครงร่าง PCB ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญต่อความสำเร็จของการออกแบบ

เค้าโครง PCB ที่ไม่ดีอาจทำให้เกิดปัญหาการทำงานและความน่าเชื่อถือได้ บทความนี้เสนอคำแนะนำที่เป็นประโยชน์สำหรับเค้าโครง PCB เพื่อรับประกันประสิทธิภาพที่แม่นยำและเชื่อถือได้สำหรับโครงการของคุณ

การเลือกมิติการติดตาม

ในการใช้งานจริง เส้นทองแดงแสดงให้เห็นถึงความต้านทาน ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าตก พลังงานกระจาย และอุณหภูมิเพิ่มขึ้นเมื่อกระแสไหลผ่าน ผู้ออกแบบ PCB มักใช้พารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความยาว ความหนา และความกว้าง เพื่อควบคุมความต้านทานของการติดตาม PCB

ความต้านทานเป็นคุณลักษณะตามธรรมชาติของโลหะที่ใช้ในการผลิตแบบร่องรอย แม้ว่าผู้ออกแบบ PCB จะไม่สามารถปรับเปลี่ยนคุณสมบัติพื้นฐานของทองแดงได้ แต่สิ่งสำคัญคือต้องจัดลำดับความสำคัญของการปรับขนาดร่องรอย ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่ควบคุมได้

ความหนาของรอยพิมพ์ของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) มีหน่วยวัดเป็นทองแดง ทองแดงหนึ่งออนซ์บ่งบอกถึงความหนาที่ได้จากการกระจายทองแดง 1 ออนซ์อย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวหนึ่งตารางฟุต

การวัดนี้เทียบเท่ากับ 0.0014 นิ้ว แม้ว่านักออกแบบ PCB ส่วนใหญ่จะชอบทองแดง 1 ออนซ์หรือ 2 ออนซ์ แต่ผู้ผลิตบางรายก็มีตัวเลือกความหนาได้สูงสุดถึง 6 ออนซ์ อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือทองแดงที่หนาขึ้นอาจทำให้การสร้างคุณสมบัติที่ซับซ้อน เช่น หมุดที่เว้นระยะห่างกันได้ยากขึ้น

ดังนั้นจึงขอแนะนำให้ปรึกษากับผู้ผลิต PCB ของคุณเพื่อทำความเข้าใจความสามารถเฉพาะของพวกเขา

ใช้เครื่องคำนวณความกว้างการติดตาม PCB เพื่อกำหนดขนาดที่ถูกต้อง โดยคำนึงถึงทั้งความหนาและความกว้าง สำหรับการใช้งานเฉพาะของคุณ ตั้งเป้าให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นน้อยกว่า 5°C หากมีพื้นที่เพียงพอบนกระดาน ให้เลือกเส้นที่ใหญ่ขึ้นเนื่องจากไม่ทำให้มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม

ในการกำหนดค่าบอร์ดหลายชั้น สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาว่าร่องรอยบนชั้นภายนอกให้การระบายความร้อนได้ดีกว่าชั้นภายใน เนื่องจากความร้อนจากชั้นในจะต้องเดินทางผ่านชั้นทองแดงและวัสดุ PCB ก่อนจึงจะสามารถดำเนินการ แผ่กระจาย หรือกระจายออกไปได้

ลดขนาดลูปให้เหลือน้อยที่สุด

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดในการใช้งานความถี่สูง ควรทำให้ลูปมีขนาดกะทัดรัดที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อลดความเหนี่ยวนำและความต้านทานให้เหลือน้อยที่สุด นอกจากนี้ การวางลูปเหนือระนาบกราวด์จะช่วยลดความเหนี่ยวนำให้ดียิ่งขึ้นไปอีก

การใช้ลูปขนาดเล็กจะช่วยลดแรงดันไฟฟ้าความถี่สูง นอกจากนี้ยังช่วยลดจำนวนสัญญาณที่เชื่อมต่อแบบเหนี่ยวนำเข้ากับโหนดจากแหล่งภายนอกหรือส่งสัญญาณจากโหนดนั้น

วิธีนี้เหมาะสมที่สุด ยกเว้นกรณีที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบเสาอากาศ นอกจากนี้ เพื่อป้องกันเสียงรบกวนที่ไม่พึงประสงค์ไม่ให้เข้าไปในวงจร จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องรักษาลูปเล็กๆ ในวงจรออปแอมป์

ตำแหน่งของตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน

เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการแยกส่วน ให้วางตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนไว้ใกล้กับพินกำลังและกราวด์ของวงจรรวม การแนะนำระยะทางเพิ่มเติมอาจทำให้เกิดการเหนี่ยวนำหลงทางได้

เคลวินคอนเนคชั่นส์

การตรวจจับแบบสี่เทอร์มินัลหรือที่เรียกว่าการตรวจจับแบบเคลวิน เป็นเทคนิคที่คิดค้นโดยวิลเลียม ทอมสัน ลอร์ด เคลวิน ในปี พ.ศ. 2404 เพื่อการวัดความต้านทานที่ต่ำมากและมีความแม่นยำสูง การเชื่อมต่อแบบสองสายแต่ละชุดเรียกว่าการเชื่อมต่อแบบเคลวิน

การใช้การเชื่อมต่อแบบเคลวินช่วยเพิ่มความแม่นยำในการวัดโดยการสร้างการเชื่อมต่อที่จุดที่แม่นยำเพื่อลดความต้านทานการหลงทางและการเหนี่ยวนำให้เหลือน้อยที่สุด

เมื่อต้องรับมือกับตัวต้านทานการรับรู้กระแส จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องวางตำแหน่งการเชื่อมต่อเคลวินไว้บนแผ่นตัวต้านทานโดยตรง แทนที่จะวางตำแหน่งใดๆ บนร่องรอยเพื่อให้มั่นใจถึงความแม่นยำสูงสุด

เมื่อสร้างแผนผัง อาจดูเหมือนว่าการเชื่อมต่อกับแผ่นตัวต้านทานหรือจุดสุ่มจะเหมือนกัน อย่างไรก็ตาม ร่องรอยที่เกิดขึ้นจริงจะแสดงถึงความเหนี่ยวนำและความต้านทาน ทำให้การเชื่อมต่อแบบเคลวินมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการวัดที่แม่นยำ การหลีกเลี่ยงการเชื่อมต่อเหล่านี้อาจทำให้การอ่านของคุณไม่ถูกต้อง

แยกร่องรอยดิจิตอลและสัญญาณรบกวนออกจากร่องรอยอนาล็อก

เมื่อตัวนำหรือร่องรอยวิ่งขนานกัน พวกมันจะสร้างเอฟเฟกต์แบบคาปาซิทีฟ ร่องรอยเหล่านี้สามารถเชื่อมต่อและรบกวนซึ่งกันและกันได้ โดยเฉพาะที่ความถี่สูงกว่า สิ่งสำคัญคือต้องแยกร่องรอยความถี่สูงและเสียงรบกวนออกจากสิ่งที่ต้องลดการรบกวนทางเสียงให้เหลือน้อยที่สุด

พื้นไม่ใช่พื้น

แม้ว่ากราวด์จะทำหน้าที่เป็นตัวนำ แต่สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่ามันไม่เหมาะ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้แยกบริเวณที่มีเสียงดังออกจากสัญญาณที่ต้องการระดับเสียงต่ำ ตรวจสอบให้แน่ใจว่ารางกราวด์มีขนาดเพียงพอเพื่อรองรับกระแสที่คาดหวัง การใช้ระนาบกราวด์โดยตรงใต้ร่องรอยสัญญาณจะช่วยลดอิมพีแดนซ์ ซึ่งมีประโยชน์มาก

เหมาะสมที่สุดด้วยขนาดและปริมาณ

Vias มีทั้งความเหนี่ยวนำและความต้านทาน หากคุณกำลังกำหนดเส้นทางการติดตามทั่วทั้งบอร์ดและต้องการได้รับความเหนี่ยวนำต่ำหรือความต้านทานต่ำ ให้พิจารณาใช้จุดแวะหลายจุด จุดแวะที่ใหญ่ขึ้นจะให้ความต้านทานที่ต่ำกว่า ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการต่อสายดินของตัวเก็บประจุตัวกรองและโหนดกระแสไฟสูง

ใช้ PCB เป็นตัวระบายความร้อน

ล้อมรอบส่วนประกอบยึดพื้นผิวด้วยทองแดงเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวเพื่อการกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เอกสารข้อมูลส่วนประกอบบางอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเอกสารข้อมูลสำหรับพาวเวอร์ไดโอด, พาวเวอร์มอสเฟต หรือตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า อาจมีคำแนะนำสำหรับการใช้พื้นที่ผิว PCB เป็นตัวระบายความร้อน

จุดผ่านความร้อน

Vias ทำหน้าที่เป็นท่อสำหรับการถ่ายเทความร้อนผ่าน PCB ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อติดตั้ง PCB เข้ากับฮีทซิงค์บนตัวเครื่องเพื่อกระจายความร้อนเพิ่มเติม จุดแวะที่ใหญ่กว่าจะมีประสิทธิภาพในการถ่ายเทความร้อนมากกว่าจุดเล็กๆ

การใช้จุดแวะหลายจุดสำหรับการถ่ายเทความร้อนจะมีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้จุดแวะจุดเดียว ส่งผลให้อุณหภูมิการทำงานของส่วนประกอบลดลง และเพิ่มความน่าเชื่อถือโดยรวมในที่สุด

บรรเทาความร้อน

การระบายความร้อนเกี่ยวข้องกับการสร้างการเชื่อมต่อเล็กๆ ระหว่างร่องรอยหรือการเติมและพินส่วนประกอบเพื่ออำนวยความสะดวกในการบัดกรี การเชื่อมต่อที่ลดลงเหล่านี้ตั้งใจให้สั้นเพื่อลดผลกระทบต่อความต้านทานไฟฟ้า

การละเว้นการระบายความร้อนบนหมุดส่วนประกอบอาจทำให้อุณหภูมิการทำงานลดลงเล็กน้อย เนื่องจากการเชื่อมต่อทางความร้อนที่เพิ่มขึ้นโดยมีร่องรอยหรือการเติมที่สามารถกระจายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม มันอาจทำให้การบัดกรีและการแยกบัดกรีทำได้ยากขึ้น

ระยะห่างระหว่างร่องรอยและรูยึด

เว้นช่องว่างระหว่างรางหรือแผ่นทองแดงกับรูยึดเพื่อลดอันตรายจากไฟฟ้าช็อตที่อาจเกิดขึ้น โปรดจำไว้ว่าหน้ากากบัดกรีอาจไม่สามารถเป็นฉนวนที่เชื่อถือได้ ดังนั้นตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีช่องว่างเพียงพอระหว่างทองแดงและอุปกรณ์ติดตั้งใดๆ

ส่วนประกอบที่ไวต่อความร้อน

รักษาการแยกส่วนระหว่างส่วนประกอบที่ไวต่อความร้อน เช่น เทอร์โมคัปเปิลและตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า และส่วนประกอบที่สร้างความร้อนอื่นๆ

การวางตำแหน่งเทอร์โมคัปเปิลใกล้กับแหล่งความร้อนมากเกินไปอาจส่งผลให้การวัดอุณหภูมิไม่ถูกต้อง การวางตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าใกล้กับส่วนประกอบที่สร้างความร้อนอาจทำให้อายุการใช้งานสั้นลง

ส่วนประกอบที่สร้างความร้อน ได้แก่ วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ ไดโอด MOSFET ตัวเหนี่ยวนำ และตัวต้านทาน โดยระดับความร้อนที่เกิดขึ้นขึ้นอยู่กับกระแสที่ไหลผ่านส่วนประกอบต่างๆ

บทสรุป

บทความนี้ได้ให้คำแนะนำเกี่ยวกับโครงร่าง PCB ขั้นพื้นฐานแต่สำคัญและนำไปใช้ได้จริง ซึ่งสามารถปรับปรุงฟังก์ชันการทำงานและความน่าเชื่อถือของการออกแบบของคุณได้อย่างมาก

เรามาจำประเด็นเหล่านี้กัน

1. อย่าพึ่งเราเตอร์อัตโนมัติของคุณเพียงอย่างเดียว
2. ทำความเข้าใจข้อกำหนดเฉพาะของผู้ผลิตของคุณ
3. กำหนดความกว้างของการติดตามของคุณ
4. จัดให้มีระยะห่างที่เหมาะสมระหว่างร่องรอย
5. ทำให้งานของคุณง่ายขึ้นด้วย Snap Grid
6. หลีกเลี่ยงการใช้มุมติดตาม 90 องศา
7. จัดให้มีช่องว่างระหว่างร่องรอยและรูยึด
8. เว้นระยะห่างระหว่างรางและรูยึดให้เพียงพอ
9. ขยายความกว้างของพลังและร่องรอยกราวด์ของคุณ
10. ใช้จุดแวะเพื่อกระจายความร้อน

เคล็ดลับในการเพิ่มประสิทธิภาพเค้าโครง PCB | ผู้ผลิตระบบ POS ที่ทันสมัย | Jarltech

เคล็ดลับเค้าโครง PCB ที่จำเป็น นักออกแบบทุกคนควรคุ้นเคย- ผู้ผลิตระบบ POS และตู้บริการตนเองที่เชื่อถือได้ |Jarltech

เคล็ดลับเค้าโครง PCB ที่ใช้งานได้จริง- พีซีแผงที่แข็งแกร่ง มีสไตล์ และใช้งานได้จริงสำหรับร้านอาหารสมัยใหม่