在PCB设计中,电源管理是一个至关重要的环节,随着现在信号速的提高和芯片工作电压的降低,确保电源稳定性变得尤为重要。当大量的I/O端口同时翻转电压时,电源铜皮上会瞬时流过大电流,这就要求pcb设计中的电源铜皮的能够在小电压大电流提供足够的通流。
但往往新手工程师在规划电源时无从下手,电源不像信号线是个很直接的东西,有明确的规则可以遵循,例如不能跨分割之类的,有经验的工程师也会提前设置好规则辅助自己布线。但电源铜皮就有点玄学了,毕竟不能直观的在pcb上看到电流的情况。
前段时间我帮小A评审他设计的PCB文件,板子主要是低速信号,按理说挺简单一个板子,直到我看到了电源 =_= ,请看图:

整版3.3V电源是从上面那个电源模块出来的,按硬件提供的要求,这个电源最大输出可以达到8A,核心芯片在峰值的时候要保证5A电流。小A在电源输出的位置打了11个过孔,看着还可以吧?重点是3.3V电源在左侧换层的地方只有4个过孔!!!!而且核心芯片的电容放到了下图的位置,也就是说这个电容没有起任何作用!!!!

通过对该电源仿真可以看到,3.3V电源到核心芯片以后跌落了90mV,如果仅仅从电压层面来看,跌落了3%左右,看起来还好,也不会影响到逻辑电平识别,那么让我们看一下VIA的通流情况。

可以看到,其中一个via上过了3A的电流,经过检查,这个过孔为换层处4个过孔中的一个,这个via是8mil的过孔,最多只能过1A的电流。

小A在设计这里的时候看到电源电流要求后,只关注了电源芯片那边的通流要求,后期在设计过程中,为了走线方便,只是把3.3V电源简单接上了,完成以后看到布线报表是100%,也没有短路问题,就忽视了3.3V的通流要求。
这个也是很多新手工程师容易犯错的地方,有鉴于此,所天就手把手教大家如何计算铜皮电源通流大小。话不多说,进入正题。
PS:预计1-2周内更完这篇文章(现在还没写完。。。。),后续内容为pcb上的电流的多大,pcb上的via和铜皮可以过多大电流,教你计算目前的pcb上可以过多少电流。
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