Основні поради щодо компонування друкованої плати, з якими повинен бути знайомий кожен дизайнер

Інженери часто віддають перевагу схемам, вибору компонентів і програмуванню як ключовим аспектам електронних проектів. Однак дуже важливо визнати важливість компонування друкованої плати як невід’ємного компонента успіху дизайну.

Погане розташування друкованої плати може спричинити проблеми з функціональністю та надійністю. Ця стаття пропонує практичні поради щодо компонування друкованої плати, щоб гарантувати точну та надійну роботу ваших проектів.

Вибір розмірів траси

Мінімізуйте розмір циклу

Для отримання найкращих результатів у високочастотних програмах зберігайте петлі якомога компактнішими, щоб мінімізувати індуктивність і опір. Крім того, розташування петель над заземленою площиною допомагає ще більше зменшити індуктивність.

Використання менших контурів допомагає знизити високочастотну напругу. Це також зменшує кількість сигналів, які індуктивно передаються у вузол із зовнішніх джерел або транслюються з нього.

Такий підхід є оптимальним, за винятком випадків, пов'язаних з конструкцією антени. Крім того, щоб запобігти введенню небажаного шуму в схему, важливо підтримувати невеликі петлі в схемах операційних підсилювачів.

Розміщення розв'язувальних конденсаторів

Щоб підвищити ефективність розв’язки, розмістіть розв’язувальні конденсатори в безпосередній близькості від контактів живлення та заземлення інтегральних схем. Введення додаткової відстані може спричинити появу паразитної індуктивності.

Зв'язки Кельвіна

Чотириполюсне вимірювання, також відоме як датчик Кельвіна, — це техніка, винайдена Вільямом Томсоном, лордом Кельвіном, у 1861 році для вимірювання дуже низького опору з високою точністю. Кожен набір двопровідних з'єднань називається з'єднанням Кельвіна.

Використання з’єднань Кельвіна покращує точність вимірювання, встановлюючи з’єднання в точних точках, щоб мінімізувати паразитний опір та індуктивність.

Коли ви маєте справу з резистором вимірювання струму, життєво важливо розташувати з’єднання Кельвіна безпосередньо на контактних площадках резистора, а не в довільній точці на трасах, щоб забезпечити максимальну точність.

Під час створення схеми може здатися, що підключення або до контактів резистора, або до випадкової точки є однаковим. Однак фактичні сліди виявляють індуктивність і опір, що робить з’єднання Кельвіна вирішальними для точних вимірювань. Уникнення цих зв’язків потенційно може спричинити неточності у ваших показаннях.

Відокремте цифрові та зашумлені траси від аналогових трас

Коли провідники або лінії проходять паралельно один одному, вони створюють ємнісний ефект. Ці сліди можуть з’єднуватися та заважати один одному, особливо на високих частотах. Важливо відокремити високочастотні та шумні траси від тих, у яких шумові перешкоди потрібно мінімізувати.

Земля не є землею

Хоча заземлення служить провідником, важливо зазначити, що воно не ідеальне. Обов’язково відокремте зашумлену землю від сигналів, які потребують низького рівня шуму. Переконайтеся, що заземлюючі доріжки мають відповідний розмір, щоб витримувати очікувані струми. Використання площини заземлення безпосередньо під трасами сигналу зменшує імпеданс, що є дуже вигідним.

Оптимальний розмір і кількість

Перехідні отвори мають як індуктивність, так і опір. Якщо ви проводите трасу по всій платі та хочете досягти низької індуктивності або низького опору, подумайте про використання кількох отворів. Великі переходи забезпечують менший опір, що особливо корисно для заземлення конденсаторів фільтрів і вузлів сильного струму.

Використовуйте PCB як радіатор

Оточіть компоненти поверхневого монтажу додатковою міддю, щоб збільшити площу поверхні для більш ефективного розсіювання тепла. Специфікації певних компонентів, зокрема для силових діодів, силових MOSFET або регуляторів напруги, можуть містити рекомендації щодо використання площі поверхні друкованої плати як радіатора.

Теплові переходи

Перехідні отвори служать як канали для передачі тепла через друковану плату, що особливо корисно, коли друкована плата встановлена ​​на радіаторі на корпусі, щоб забезпечити додаткове розсіювання тепла. Великі отвори більш ефективні для передачі тепла, ніж менші.

Використання кількох отворів для теплопередачі ефективніше, ніж покладатися на один отвір. Це призводить до зниження робочих температур компонентів, що в кінцевому підсумку підвищує загальну надійність.

Термічний рельєф

Термічний рельєф передбачає створення невеликих з’єднань між трасою або заливкою та штифтом компонента для полегшення пайки. Ці зменшені з’єднання навмисно залишаються короткими, щоб мінімізувати їхній вплив на електричний опір.

Залишення теплового рельєфу на контактах компонентів може призвести до дещо нижчої робочої температури через посилення теплового зв’язку зі слідами або наповнювачами, які можуть ефективно розсіювати тепло. Однак це також може ускладнити паяння та відпаювання.

Відстань між трасами та монтажними отворами

Залиште проміжок між мідними доріжками або прокладками та отворами для кріплення, щоб зменшити потенційну небезпеку ураження струмом. Пам’ятайте, що паяльна маска може не забезпечувати надійної ізоляції, тому переконайтеся, що між міддю та будь-яким монтажним обладнанням є достатній зазор.

Теплочутливі компоненти

Дотримуйтеся розділення між чутливими до тепла компонентами, такими як термопари та електролітичні конденсатори, та іншими компонентами, що виділяють тепло.

Розташування термопар занадто близько до джерел тепла може призвести до неточностей вимірювання температури. Розміщення електролітичних конденсаторів у безпосередній близькості до компонентів, що виділяють тепло, може призвести до скорочення терміну експлуатації.

Компоненти, які виділяють тепло, включають мостові випрямлячі, діоди, МОП-транзистори, котушки індуктивності та резистори, при цьому рівень тепла, що виділяється, залежить від струму, що проходить через компоненти.

Висновок

Ця стаття містить основні, але важливі практичні поради щодо компонування друкованої плати, які можуть значно покращити функціональність і надійність вашого дизайну.

Запам'ятаймо ці моменти.