2023 01月08日
作者: 小白哥
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快充电路布局布线

1.布局

1.实现电性能的指标应该是元器件布局首先应该考虑和保证的。电性能指标受到元器件布局的影响很多,频率特性、增益、信号失真、效率、噪声电平、工作稳定性等等都属于电性能的指标。为了减少元器件布局对电性能的不利影响,我们需要注意电场、磁场感应的影响,并使得电、磁感应控制在最低限度,或者采取屏蔽和隔离等措施。在数字电路中,相对来说影响不会很大,但是如果布局不好还是很容易导致波形变形,从而对电性能有恶化。对于模拟电路就比较复杂了,比如在高频装置中,电路的分布电容、接地电阻、接线电感等分布参数对于电路来说非常重要,如果布局不当,就会使电路参数发生改变,也就使得电性能受到一定的影响。当然低频电路在高增益时,布局不当同样会产生寄生反馈,并使得输出信号失真或工作不稳定。

2.元器件布局应考虑有利于结构设计。目前电子设备向小型化、微型化发展,在元器件布局时,要求我们在兼顾各方面要求的条件下,尽量考虑仔细,巧妙安排,尽可能提高组装密度,使安装结构紧凑;排列有序,层次分明,便于查找和维修。重量分布均衡,力求降低重心,使得整机尺寸做到最小。所有这些都应方便装配和调试,有利于结构设计。

3.元器件布局时应考虑到布线,做到相互照顾。元器件之间的距离、元器件的位置安装和放置方向,不但影响着重量分布、结构设计,也直接影响着敷设路径和连线长度,也影响着分布电容、接地电阻、接线电感等分布参数和电磁感应,最终还会影响到电性能指标。

4.元器件布局还要有利于耐冲击振动和散热。防振和耐振问题在布局时是要重点考虑的,因为有的元器件耐冲击振动能力较差,在受到冲击振动的时候可能严重恶化其工作性能,耐冲击振动是考核元器件布局的关键指标之一。在布局时还应该关注散热,高温对半导体器件那就是硬伤,半导体器件在高温情况下,性能会严重恶化,很多设计都局限于散热不好,特别是对温度敏感的元器件,所以严格按照有关热设计的要求布置对于保证电性能有重大的意义。

我们要知道充电路径是什么样的,会从USB口进来,然后进入充电芯片,从充电芯片出来后一部分给系统供电,另一部分给电池充电,也就是会经过电池连接器进入电池。所以从以上考虑,我们要将USB口和充电芯片以及电池连接器要放得尽可能近。

2.布线

1.要有合理的走向,不能相互干扰:直线是最好的走向,但这样很难实现,尽管难实现,也千万不能走成环形,那对于电性能影响是最大的。上下层之间走线的方向要求基本垂直,防止串扰。不要为了均匀,把不该挤在一起的挤一块去了。不要为了走线方便,使得输入/输出、高频/低频、交流/直流、高压/低压、强/弱信号等都互相串在一起,它们的走向应该是呈线形的(或分离),不得相互交融。对于直流小信号,低电压PCB设计的要求可以低些。

2.合理布置电源滤波、退耦电容:为开关器件或其它需要滤波、退耦的器件,我们在原理图里会设置很多的滤波、退耦电容,而且这些电容都会靠近这些元部件。但是我们在原理图里一般都不会说明它们各自要接在哪里、怎么接。很显然,滤波、退耦电容如果离这些器件太远的话,就没有作用了,这对于信号的滤波非常重要。按照经验来说,贴片器件的电源和地要先过电容,再进芯片,而且退耦电容最好布在板子另一面的器件肚子位置。

3.选择好接地点:实际上这个问题是相当灵活的,每个人的理解都会有差异,都有自己独特的一套解决方案。总的来说,板上的地有要求共点地、也有要求单点接地的,目的都是为了能更好地保证元器件的电性能。比方说前向放大器,它的多条地线就最好是汇合后再与主地相连。事实上,这是很难的办到,但我们应该尽力去保证一个好的接地点。

4.线条要根据实际情况调整:为了改善接地点等问题,地线应尽量宽,最好使用大面积敷铜。走信号线的时候不能使用直角或者尖锐的倒角,线条要走得尽量宽,特别是高压和高频线,一定要保证圆滑。这条对于快速充电来说是最重要。

3.布线参数

国际上用单位面积的重量来控制铜皮的厚度,也就是盎司(OZ),这是个重量单位,1盎司=305g/m2±10%。PCB铜皮有厚度之分,有0.5盎司厚度、1盎司厚度、2盎司厚度、3盎司厚度、4盎司厚度等,这都是根据我们的要求,线路板厂通过电镀实现的。我们普遍使用的PCB铜皮的厚度为1盎司,表面完成铜厚度为1.6~2.0mil。当然这里说的铜皮只是个称呼而已,实际上可镀铜、镀银、镀金,而且在算厚度的时候,我们是根据走线上需要通过的电流来算的,铜皮的载流量还与印刷电路板上安装的元件种类,数量以及散热条件有关,当需要通过大电流时铜皮宽度的载流量应参考下表中的数值降额50%去考虑。

1.png

电源信号走线是应注意线宽,主要是要分清电源的来源和电流量,一般1A走40mil线宽即可,线宽不够时可考虑铺铜或切到内层。

从理论上来讲,如果是2A的充电,那么80mil的走线应该够了;如果是3A的充电,那么120mil的走线也够了。但是光从载流量来考虑是不够的,虽然载流量够了,如果总的走线阻抗还是太高的话,很可能就会出现恒流恒不住、恒流时间太短等问题。所以我们在满足载流量的基础上,还要将VBUS和GND线都做到越粗越好,只要有地方就尽量铺铜。



  

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