電源適配器PCB布局?布線設計

在早期的電源適配器PCB設計工具中,布局有專門的布局軟件,布線也有專門的布線軟件,兩者之間沒什么聯(lián)系?隨著球柵陣列封裝的高密度單芯片?高密度連接器?微孔內(nèi)建技術(shù)以及3D板在PCB設計中的應用,布局和布線已越來越一體化,并成為設計過程的重要組成部分?自動布局和自由角度布線等軟件技術(shù)已漸漸成為解決這類高度一體化問題的重要方法利用此類軟件能在規(guī)定時間范圍內(nèi)設計出可制造的電路板?在目前電源適配器產(chǎn)品上市時間越來越短的情況下,手動布線極為耗時,不合時宜?因此,現(xiàn)在要求布局?布線工具應具有自動布線功能以快速響應市場對產(chǎn)品設計提出的要求?設計約束條件

  由于要考慮適配器電磁兼容(EMC)及電磁干擾?串擾?信號延遲和差分對布線等高密度設計因素,布局?布線的約東條件每年都在增加?例如,在幾年前,一般的電源電路板僅需6個差分對來進行布線,而現(xiàn)在則需600對?在一定時間內(nèi)僅依賴手動布線來實現(xiàn)這600對布線是不可能的因此自動布線工具必不可少的盡管與幾年前相比,當今設計中的節(jié)點(Net)數(shù)目沒有大的改變,只是硅片復雜性有所增加,但是設計中重要節(jié)點的比例大大增加了?

當然,對于某些特別重要的節(jié)點,要求布局?布線工具能夠加以區(qū)分,但無需對每個管腳或節(jié)點都加以限制?(1)自由角度布線隨著單片器件上集成的功能越來越多,其輸出管腳數(shù)目也大大增加,但其封裝尺寸并沒隨之擴大,再加上管腳間距和阻抗因素的限制,這類器件必須采用更細的線寬?適配器產(chǎn)品尺寸的總體減小也意味著用于布局?布線的空間也大大減小了?在某些電子產(chǎn)品中,底板的大小與其上器件大小相差無幾,元件占據(jù)的板面積高達80%?

某些高密度元件管腳交錯,即使采用具有45°布線功能的工具也無法進行自動布線?盡管45°布線工具能對某些恰成45°的線段進行完美的處理,但自由角度布線工具具有更大的靈活性,并能最大程度地提高布線密度?

拉緊( pull-tight)功能使每個節(jié)點在布線后自動縮短以適應空間要求,它能大大降低信號延遲,同時降低平行路徑數(shù),有助于避免串擾的產(chǎn)生?盡管自由角度設計具有可制造性,并且性能良好,但是這種設計會導致主板看起來不如以前的設計美觀?2)高密度器件我量

  最新的高密度系統(tǒng)級芯片采用BGA或COB封裝,管腳間距日益減小?球間距已低至1mn,并且還會繼續(xù)降低,導致封裝件信號線不可能采用傳統(tǒng)布線工具來引出?目前有兩種方法可解決這個問題:一是通過球下面的孔將信號線從下層引出;二是采用極細布線和自由角度布線在球柵陣列中找出一條引線通道?對這種高密度器件而言,采用寬度和空間極小的布線方式是惟一可行的,只有這樣才能保證較高的成品率?現(xiàn)代的布線技術(shù)也要求能自動地應用這些約束條件?用:自由布線方法可減少布線層數(shù),降低產(chǎn)品成本?同時也意味著在成本不變的情況下,可以增加一些接地層和電源適配器層來提高信號完整性和EMC性能?

一臺性能優(yōu)良的電子設備,除選擇高質(zhì)量的元器件和合理的電路外,PCB的元件布局和電氣連線方向的正確結(jié)構(gòu)設計是決定電子設備能否可靠工作的一個關(guān)鍵問題,對同一種元件和參數(shù)的電路,由于元件布局設計和電氣連線方向的不同會產(chǎn)生不同的結(jié)果,其結(jié)果可能存在很大的差異?因而,必須把如何正確設計PCB元件布局的結(jié)構(gòu)和正確選擇布線方向及整體電子設備的工藝結(jié)構(gòu)三方面聯(lián)合起來考慮?合理的工藝結(jié)構(gòu),既可消除因布線不當而產(chǎn)生的噪聲干擾,同時也便于生產(chǎn)中的安裝?調(diào)試與檢修等?

  PCB是電源適配器中電路元件和器件的支撐件,提供電路元件和器件之間的電氣連接?隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,PCB的密度越來越高?PCB設計的好壞對抗干擾能力影響很大,因此在進行PCB設計時必須遵守PCB設計的一般原則,并應符合抗干擾設計的要求?要使電子電路獲得最佳性能,元器件的布局及導線的布設是很重要的?由于優(yōu)良的“結(jié)構(gòu)”沒有一個嚴格的“定義”和“模式”,因此每一種電子設備的結(jié)構(gòu)必須根據(jù)具體要求(電氣性能?整機結(jié)構(gòu)安裝及面板布局等要求),采取相應的結(jié)構(gòu)設計方案,并對幾種可行設計方案進行比較和反復修改?印刷板電源適配器和地總線的布線結(jié)構(gòu)選擇因模擬電路和數(shù)字電路在元件布局圖的設計和布線方法上有許多相同和不同之處?模擬電路中,由于放大器的存在,由布線產(chǎn)生的極小噪聲電壓都會引起輸出信號的嚴重失真;在數(shù)字電路中,TTL噪聲容限為0.4~0.6V,CMOS噪聲容限為Vc的0.3~0.45倍,故數(shù)字電路具有較強的抗干擾能力?良好的電源和地總線方式的合理選擇是電子設備可靠工作的重要保證,相當多的干擾源是通過適配器和地總線產(chǎn)生的,其中地線引起的噪聲干擾最大?