大電流功率電路的PCB設(shè)計(jì)要點(diǎn)分享
發(fā)布日期:2023-10-28
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在我們常規(guī)認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)中,可能大多數(shù)人一說模擬信號(hào)都是連續(xù)的小信號(hào),如聲音信號(hào)。其實(shí)還有一種模擬信號(hào)需要我們關(guān)注,那就是大電流的功率電路中PCB設(shè)計(jì)時(shí)要注意。典型應(yīng)用是電源,電機(jī)等電流變換,或者帶大電流負(fù)載的場(chǎng)合。
要點(diǎn)1:什么樣的信號(hào)當(dāng)做功率信號(hào)處理?
一般功率信號(hào)都是相對(duì)于數(shù)字信號(hào)和模擬小信號(hào)而言的,比如常用的數(shù)字器件是邏輯芯片,MCU芯片,232收發(fā)器芯片,ADC芯片等等,這種耗電量都比較低,在設(shè)計(jì)時(shí),基本上常規(guī)走線都可以滿足其電流消耗。功率電路都是電流比較大的電流路徑,沒有固定的規(guī)定要求,是一個(gè)相對(duì)概念,一般需要硬件工程師來評(píng)估,給大家一個(gè)參考,就是我個(gè)人習(xí)慣于歸類將信號(hào)0.5-1A的信號(hào)的,參照功率路徑簡(jiǎn)單處理。電流大于1A的,按照功率信號(hào)處理,而超出1A越大,需要考慮的因素就要更多一些,處理的手段也就要多一些。
要點(diǎn)2:大電流功率信號(hào)走線要注意什么?如何處理?
首先,由于大電流的存在,導(dǎo)致功率地在流經(jīng)大電流時(shí)會(huì)有擾動(dòng),其次,在大電流的變化過程中,很容易產(chǎn)生EMC干擾輻射。因此在大電流的PCB設(shè)計(jì)時(shí),要注意以下幾點(diǎn):
(1)大電流路徑和小信號(hào),數(shù)字器件盡量分開布局,避免相互干擾。
(2)在PCB走線時(shí),盡量不要把大電流路徑和數(shù)字信號(hào)交叉走線,避免相互干擾。尤其是模擬采集ADC這種信號(hào),要盡量遠(yuǎn)離大電流的路徑范圍。
(3)大電流路徑盡量用鋪實(shí)心銅處理,一是電流載流量比較大,二是會(huì)有比較好的散熱效果,三是避免走線阻抗大,有較大電壓降落在走線上。
(4)注意大電流產(chǎn)生的熱量,熱量的累積會(huì)產(chǎn)生器件損壞,產(chǎn)品損壞,大電流的功率路徑更是要小心,一般會(huì)大面積鋪銅(銅皮是很好的熱導(dǎo)體),多打過孔(要盡量連接銅皮或者散熱焊盤,越大的孔散熱越好,但是不要使用機(jī)械孔),把外部阻抗焊層挖開,讓銅皮直接裸露,在PCB設(shè)計(jì)散熱區(qū)域使用散熱片等方式,來加快散熱。
(5)在布局是要考慮,大電流的EMC輻射問題,要注意隔離和屏蔽大電流開關(guān)過程中對(duì)周圍的輻射。因此大電流路徑盡量短,而且要仔細(xì)規(guī)劃路徑,遠(yuǎn)離易受干擾的器件(信號(hào)干擾和熱影響)放置。
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