PCB設計師如何處理高濃度的熱量和噪音？

誰沒有被抓到在窗外做白日夢，在高速公路上靜止地俯視汽車線，想知道更容易或更有效的方法按時上班？即便如此，有時候候補路線并不總是最快的 - 可能會有道路建設，或者正在進行的事件會讓你不得不重新路線。在這一點上，大多數(shù)人傾向于拋出所有希望在窗外準時工作（或者，如果你住在倫敦，開始沿著肩膀開車）。

現(xiàn)在，想象每一個道路以及交通流量中的每個交叉路口或打嗝都是PCB的電源網(wǎng)絡。您的工作將在PCB中導航，并分析如何以最小的功率損耗優(yōu)化您的高功率效率。當您的目標是設計越來越小的PCB時，您的配電網(wǎng)絡（）的路徑會變得更緊密。這開啟了一系列設計問題：如何通過公寓樓之間的單車道小巷駕駛這輛半卡車？如果我的汽車側面刮傷了防護墻并產(chǎn)生了火花，那么有什么東西可以起火嗎？

PCB設計師必須處理更高濃度的熱量和噪音，這會對敏感部件造成威脅，影響相鄰結構以及整個系統(tǒng)的功能。就像孩子一樣，看著你的父母平行停放在一個非常緊張的地方，你也可以分配可容忍的力量，只要你記住堅實的設計技術，只需要最小的分配損失。

在配電中合并流量和管理熱量

特別是在加利福尼亞州，高速公路延誤的最大原因之一是人們沒有遵循合并協(xié)議和其他規(guī)則。那么，在PCB設計中，所有的道路規(guī)則都是IC，微處理器，存儲器模塊，DSP（數(shù)字信號處理器）和FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）。如果您偏離電源電壓的容差，那么您不能指望您的電路板規(guī)格得到滿足。一些基礎知識是一個很好的起點：

保持痕跡短而寬，以分散熱密度。

最小化通過保持旁路環(huán)路的面積和長度盡可能小，阻抗為3：1的長寬比來實現(xiàn)阻抗。

優(yōu)化組件之間的間距將產(chǎn)生最小電流和加熱密度。

避免尖角使整個電路板上的熱量基本保持“均勻”。

損失最小且最佳高功率效率與熱管理密切相關。每個承載高電流的銅跡線和傳導電流的每個電氣元件都是由于電阻引起的熱源。甚至諸如電阻器，電容器和電感器的無源元件也分別產(chǎn)生電阻和電抗加熱。當你增加那個較少的車載房地產(chǎn)時，我們正在尋找更多的熱點和銅穿孔，導致電流密度和加熱的進一步增加。降低I2R的設計一直很重要，但對于低壓器件來說，它們至關重要。

Heat分布是PCB布局最關鍵的設計考慮因素之一。

坑洼和鹿不是唯一的干擾

隨著以最佳效率分配功率的目標，需要控制的另一種“損耗”是噪聲和串擾形式的信號損失，這些被稱為電磁干擾或EMI。挑戰(zhàn)在于，幾乎每個IC都是噪聲發(fā)生器，每個高電流跡線都會發(fā)出可以作為噪聲拾取的電磁輻射，基本上充當天線。此外，如果信號以300 MHz或更快的速度接通和斷開，它們會引起相鄰電路拾取的磁脈沖，從而產(chǎn)生串擾。以下是一些降低EMI和串擾的技巧：

使用鐵氧體磁珠和旁路電容器保持RF斷電配電走線。

對于輸入模式下的I/O引腳，將未使用的輸入連接到最低阻抗軌;如果可能的話，通過直接短路接地。

使非噪聲走線遠離嘈雜的元件，如連接，振蕩器和繼電器。

將嘈雜的跡線組合在一起，被地面痕跡包圍。并且不要在電路板的外邊緣上運行它們。

為了減少噪聲傳播，控制返回路徑的形狀和阻抗。請記住，噪聲電壓和相關電流將遵循最低阻抗回到生成點的路徑。

不要在相鄰導體中運行并行。

保持信號對之間的間距為跡線寬度的5倍。

管理配電和信號丟失似乎可以跟蹤很多。特別是如果您正在設計具有高度特定的制造要求，則可以輕松地使用您的經(jīng)驗和專業(yè)知識來替代規(guī)則檢查或忽略潛在干擾源。但是，通過強大的PCB設計軟件，雙重檢查和回溯的大部分工作都可以放在布局軟件的自動化范圍內。

當你的PCB有信號干擾時，并不總是有警告標志告訴你。

這不是捷徑，而是PDN Analyzer?將幫助您實現(xiàn)目標

低電壓，高電流電子設備挑戰(zhàn)任何設計PCB的人，以減少因電路板空間下降和元件密度增加而導致的配電損耗。集成電路和集成電路的進步與不斷增長的需求保持同步;然而，對于PCB上所有理論和優(yōu)質元件，底線仍然存在：您能否設計出具有速度和成本效率的統(tǒng)計上強大的PCB？答案是肯定的 - 用電力傳輸網(wǎng)絡分析儀的平滑肌。

能夠模擬PDN，噪聲傳播，布局前后和分析EMI場可以回饋一些擺動空間。為了能夠在觀察電流密度時評估熱模式，在1 V平面上下降并且電流密度增加的地方 - 最終產(chǎn)品的功率最佳地分布在PCB上并且易于運行到制造。使用AltiumDesigner?的智能PCB設計軟件及其可視功率分析直接在您的設計環(huán)境中查找并解決您的PDN問題，無需停工，特殊昂貴的工具或專業(yè)知識。

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