Введение
Конструкция печатной платы содержит множество компонентов, каждый из которых выполняет в схеме определенную функцию. Очень важной составляющей проекта, которую нельзя упускать из виду, является топология печатной платы. Хороший инженер всегда будет следить за тем, чтобы компоновка платы обеспечивала наилучшую возможную функциональность. Наличие хорошо сделанной разводки также уменьшит вероятность ошибки. В этой статье мы обсудим некоторые советы по конструированию печатных плат, которые помогут вам в ваших проектах.
Размеры медных проводников
Проводники печатной платы имеют некоторое сопротивление. Это сопротивление непостоянно, а зависит от длины, ширины и толщины медной дорожки. Ток, проходящий через печатный проводник, создает на нем падение напряжения, что приводит к рассеиванию мощности и повышению температуры. Сопротивление определяется формулой:
 |
Чтобы контролировать сопротивление, уделяйте первостепенное внимание размерам проводника, то есть его длине, толщине и ширине. Толщину меди на печатной плате мы измеряем в унциях. Одна унция означает, что один квадратный фут медной фольги весит одну унцию. Это эквивалентно толщине в 1.4 тысячных дюйма. Чаще всего используется фольга толщиной 1-2 унции, но доступны материалы и с толщиной меди 6 унций. Для расчета ширины и толщины печатных проводников в зависимости от их назначения можно использовать калькулятор ширины дорожек печатной платы. Старайтесь не допускать перегрева больше 5 °C. Если позволяет место на плате, используйте печатные проводники большей ширины. Кроме того, имейте в виду, что внутренние слои будут нагреваться больше, чем внешние.
Уменьшение размеров контуров
Старайтесь, чтобы размеры контуров, образованных проводниками, были как можно меньше. Особенно проводники, по которым течет переменный ток. Сокращение площади контуров, уменьшая сопротивление и индуктивность, снижает высокочастотные выбросы напряжения, определяемые формулой
 |
Вы можете дополнительно уменьшить индуктивность, расположив контуры над слоем земли. Меньшие размеры контуров также снизят индуктивную связь c внешними источниками. Разумеется, если вы не проектируете антенну.
Размещение блокировочных конденсаторов
Для максимальной эффективности блокировки размещайте блокировочные конденсаторы как можно ближе к микросхеме, особенно между шинами питания и земли. Если конденсаторы поставлены вдали от микросхемы, есть вероятность возникновения нежелательных индуктивностей. Можно уменьшить индуктивность, используя несколько переходных отверстий от вывода конденсатора к слою земли.
Подключения Кельвина
Четырехпроводное подключение Кельвина используется при измерениях для снижения или устранения эффекта дополнительного сопротивления проводников. Подключения Кельвина полезны при измерениях, поскольку позволяют уменьшить паразитные сопротивления и индуктивности. Если вы не используете подключение Кельвина, то печатные проводники схемы могут исказить результаты измерений из-за влияния их индуктивности и сопротивления.
Располагайте шумные проводники вдали от аналоговых проводников
Высокочастотные или шумные проводники старайтесь по возможности располагать вдали от аналоговых цепей. Близкое расположение таких проводников приводит к возникновению емкостных связей, особенно между параллельными проводниками.
Земляные шины печатной платы
Шина заземления всегда должна быть большой, чтобы задавать правильные направления токов, например, чтобы отделить шумные сигналы от тихих. В идеале, под сигнальными линиями должен находиться слой земли, чтобы снизить их импеданс.
Размеры и количество переходных отверстий
Помните, что переходные отверстия обладают индуктивностью и сопротивлением, и вы должны стараться, насколько это возможно, снизить их значения. Для этого используйте группы переходных отверстий и увеличивайте их диаметр. Для расчета размеров переходных отверстий также имеется калькулятор.
Использование печатной платы в качестве теплоотвода
Использование дополнительной меди вокруг компонентов может увеличить поверхность теплообмена и обеспечить рассеивание большего количества тепла. Это может превратить поверхность вашей печатной платы в радиатор. Для дальнейших рекомендаций следует посмотреть технические описания компонентов.
Использование тепловых переходных отверстий
Использование тепловых переходных отверстий поможет в рассеивании тепла. Вы должны пытаться использовать большие переходные отверстия для передачи большего количества тепла и повышения эффективности за счет снижения рабочей температуры. Более низкая рабочая температура, соответственно, повысит надежность.
Создание тепловых барьеров
Создание небольших соединений между печатным проводником и контактом компонента создаст тепловой барьер. Это уменьшает влияние на электрическое сопротивление.
Расстояние между печатными проводниками и монтажными отверстиями
Оставив промежуток между медными дорожками и монтажными отверстиями, вы можете уменьшить вероятность поражения электрическим током. Убедитесь также, что между медью и любыми монтажными элементами есть достаточный зазор.
Размещение чувствительных к нагреву компонентов
Старайтесь делать так, чтобы тепловыделяющие компоненты располагались подальше от компонентов, чувствительных к теплу. К термочувствительным компонентам относятся, например, термопары и электролитические конденсаторы. Если вы разместите термопары рядом с источниками тепла, то измерения температуры будут неточными, а нагрев конденсаторов может сократить срок их службы. Обычно тепло генерируется проходящим током. К тепловыделяющим компонентам относятся мостовые выпрямители, диоды, дроссели и т.д.
PCBgogo – экспресс-изготовление и монтаж печатных плат
