提問:可穿戴設(shè)備的續(xù)航一直是用戶關(guān)注的焦點(diǎn),比如智能手表的續(xù)航從 1 天提升到 7 天,PCB 在其中起到了什么作用?低功耗設(shè)備的 PCB 設(shè)計(jì)為什么更考驗(yàn)技術(shù)?捷配在低功耗 PCB 設(shè)計(jì)方面有哪些經(jīng)驗(yàn)?
回答:可穿戴設(shè)備的續(xù)航能力,與 PCB 的功耗優(yōu)化密切相關(guān)。PCB 作為電子元器件的載體,其線路布局、布線方式、材料選擇等都會(huì)影響設(shè)備的整體功耗。低功耗設(shè)備的 PCB 設(shè)計(jì),需要從 “降低線路損耗、優(yōu)化元器件布局、減少電磁干擾” 三個(gè)方面入手,這也是其設(shè)計(jì)難度更高的原因。
首先,降低線路損耗。PCB 的線路存在電阻和電容,電流通過時(shí)會(huì)產(chǎn)生損耗,即線損。低功耗 PCB 需要采用更細(xì)的線路和更薄的銅箔,減少線路的電阻和電容,從而降低線損。比如捷配為低功耗手環(huán)客戶提供的 PCB,采用 0.05mm 的線路寬度和 1oz 的銅箔厚度,相比傳統(tǒng) PCB,線損降低了 40% 以上。同時(shí),低功耗 PCB 還需要采用高導(dǎo)電率的銅箔,提高線路的導(dǎo)電性能,減少損耗。
其次,優(yōu)化元器件布局。元器件的布局會(huì)影響設(shè)備的電磁干擾和功耗,低功耗 PCB 需要將高功耗元器件(如處理器、無線模塊)與低功耗元器件(如傳感器、電池管理芯片)分開布局,減少電磁干擾對(duì)低功耗元器件的影響。同時(shí),還需要縮短高功耗元器件與電池的距離,減少電流傳輸?shù)膿p耗。比如智能手表的 PCB,通常將處理器和電池管理芯片布局在電池附近,縮短電流傳輸路徑,降低損耗。
最后,減少電磁干擾。電磁干擾會(huì)導(dǎo)致元器件的功耗增加,低功耗 PCB 需要采用接地設(shè)計(jì)、屏蔽設(shè)計(jì)等方式,減少電磁干擾。比如采用多層板設(shè)計(jì),增加接地層,提高屏蔽效果;對(duì)無線模塊進(jìn)行屏蔽處理,減少其對(duì)其他元器件的干擾。
低功耗設(shè)備的 PCB 設(shè)計(jì)更考驗(yàn)技術(shù),主要原因有兩個(gè):一是設(shè)計(jì)精度要求更高,低功耗 PCB 的線路寬度、間距和銅箔厚度都需要更精確的控制,稍有偏差就會(huì)導(dǎo)致線損增加;二是系統(tǒng)整合要求更高,低功耗 PCB 的設(shè)計(jì)需要與元器件的選型、軟件的優(yōu)化相配合,是一個(gè)系統(tǒng)工程。比如某智能手環(huán)的續(xù)航從 1 天提升到 7 天,不僅需要 PCB 的功耗優(yōu)化,還需要采用低功耗處理器、優(yōu)化軟件算法等。