PCB 設(shè)計中,電源線走線是最容易被忽略但又最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。很多新手設(shè)計的 PCB,經(jīng)常出現(xiàn)電源線發(fā)熱、電壓降過大、甚至燒板的問題,根源就是電源線走線不合理。今天就結(jié)合捷配 PCB 智造平臺的電源設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),分享 3 個電源線走線的核心技巧,讓你的 PCB 電源穩(wěn)定又安全。
第一個核心技巧:根據(jù)載流量計算線寬,避免 “小馬拉大車”。電源線的線寬直接決定了載流量,線寬過窄會導(dǎo)致電阻過大,電流通過時產(chǎn)生大量熱量,嚴(yán)重時會燒毀走線甚至 PCB。捷配 PCB 電流 - 線寬對照表明確給出了不同銅厚、不同線寬的載流量數(shù)據(jù):1oz 銅厚(約 35μm)時,線寬 0.5mm 載流量約 0.5A,1mm 載流量約 1A,2mm 載流量約 2A;2oz 銅厚時,相同線寬的載流量可提升 50%。因此,設(shè)計電源線時,要先計算電路的最大電流,再根據(jù)銅厚選擇合適的線寬。比如 5V 電源需要承載 3A 電流,1oz 銅厚的 PCB 就需要選擇 3mm 以上的線寬,或者采用鋪銅的方式增加載流面積。
第二個核心技巧:采用 “樹形布線”,減少電壓降。電壓降是指電流通過電源線時,由于電阻產(chǎn)生的電壓損失,電壓降過大會導(dǎo)致負(fù)載端電壓不足,影響電路正常工作。為了減少電壓降,電源線走線要采用 “樹形結(jié)構(gòu)”,即從電源輸入口出發(fā),先布主干線,再從主干線引出分支線連接各個負(fù)載,避免串聯(lián)布線。主干線要盡量加寬,分支線根據(jù)負(fù)載電流選擇合適線寬。捷配 PCB 設(shè)計規(guī)范要求,電源線的電壓降要控制在 5% 以內(nèi),比如 12V 電源,負(fù)載端電壓不得低于 11.4V。同時,要盡量縮短電源線的長度,減少走線電阻,降低電壓降。
第三個核心技巧:電源和地線 “配對” 走線,降低電磁干擾。電源線和地線是一對 “共生體”,地線不僅是信號的回流路徑,也是抑制電源干擾的關(guān)鍵。電源線走線時,要盡量靠近地線,形成 “電源 - 地線” 配對,這樣可以減少電源回路的面積,降低電磁輻射。比如在布 5V 電源線時,旁邊平行布一條 5V 地線,兩者間距控制在 2-3mil 以內(nèi),這樣能有效抑制電源噪聲。對于高頻電源,還可以采用 “網(wǎng)格地線” 或 “鋪銅接地” 的方式,進(jìn)一步降低干擾。捷配 PCB 智造的電源板定制服務(wù),會通過仿真軟件模擬電源走線的干擾情況,優(yōu)化電源和地線的布局。
除此之外,電源線走線還要注意這些細(xì)節(jié):大電流電源盡量走表層,方便散熱;多個電源模塊要分開布線,避免相互干擾;電源線轉(zhuǎn)彎采用圓弧過渡,避免直角導(dǎo)致的電流集中;在電源輸入口和負(fù)載端加濾波電容,濾除電源噪聲。這些細(xì)節(jié)都是捷配 PCB 工程師在實(shí)戰(zhàn)中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn),能有效提升電源穩(wěn)定性。