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PCB 设计丨电源设计的重要性

作者:华秋电子
  • 2023-09-08
    广东
  • 本文字数:2206 字

    阅读完需:约 7 分钟

电源是最容易被忽视的,电源是系统运行的重要组成部分,电源就像“人体的心脏”,为系统的硬件输送血液(电),要是心脏(电源)运行不正常或供血(电)不足,会导致系统不运行或运行不稳定,在设计之前应该对核心模块峰值电流表进行知悉,供 PCB Layout 时评估线宽作用,如下表值得注意的是,不能简单的全部加起来算成 SOC 的峰值电流,要评估散热方案,根据实际场景的工作平均电流进行,表格参数值仅供参考。


本篇内容以 RK806 电源方案的 PCB 设计为例,为大家主要介绍一下其电源相关的设计注意事项。

RK3588 系统采用 PMIC 芯片 RK806 来进行整体供电,如下图所示。整体布局时在满足结构和特殊器件的布局同时,RK806 尽量靠近 RK3588,如需要考虑散热设计,可以适当保持间距不要太靠近也不能离的太远,摆放方向时,尽量优先考虑 RK806 的 BUCK1、BUCK2、BUCK3、BUCK4 这些输出电流比较大的电源,到 RK3588 的信号流向是顺畅的。


电源 PCB 总体要求

1)过孔数量以 0.5*0.3mm 尺寸的过孔为例,高压电源单个过孔推荐走 0.8A,低压电源(1V 以下)按 0.5A 计算,当然也可以通过专业的计算工具进行计算。

2)不建议电源部分器件焊盘及过孔做十字连接处理,应该用铺铜全覆盖连接才能更好的散热和载流。

3)大电流电路,比如 Buck 输入输出电容的 GND 过孔,应该要和电源输入端过孔数量多,如下图所示,这样才能起到较好的滤波效果(很多客户容易忽略电容 GND 端的过孔数量)。


4)EPAD 接地焊盘要优先保证有足够的过孔,建议保证 5*5 个 0.5*0.3mm 或是 6*6 个 0.4*0.2mm 的过孔以上,降低接地阻抗和加强热量传导;盲埋孔的板子再打一些盲孔辅助降低阻抗,如下图所示。


BUCK1\3 电路 PCB 要求

1)输入电容必须离芯片尽可能近,如果输入电容放在芯片的背面,需保证电容的 GND 端朝向芯片,这样让输入电容与 VCC 和 GND 的连接环路尽可能小。

2)应当保证 SW 的走线出焊盘后尽可能短粗,以提高载流能力及电源效率,对于需要打孔的地方,VCC1/3 如果合并供电至少需要 5 个 0.5*0.3mm 的过孔,如果分开各自需要 3 个及以上的 0.5*0.3mm 的过孔。

3)BUKC1 和 BUCK3 的输出电容的 GND 端可以靠在一起共用,但至少要 15 个以上的 0.5*0.3mm 过孔,如果空间不足可以打小过孔或盲孔补充。

4)BUCKl 输出如果有换层,至少保证 15 个及以上的 0.5*0.3mm 过孔,同样的 BUCK3 要保证 12 个及以上的 0.5*0.3mm 过孔,如下图所示。


BUCK2 电路 PCB 要求


1)输入电容必须离芯片尽可能近,如果输入电容放在芯片的背面,需保证电容的 GND 端朝向芯片,这样让输入电容与 VCC 和 GND 的连接环路尽可能小。

2)应当保证 SW 的走线出焊盘后尽可能短粗,以提高载流能力及电源效率,对于需要打孔的地方,VCC2 供电至少需要 3 个 0.5*0.3mm 过孔,输出电容的 GND 端至少要 12 个以上的 0.5*0.3mm 过孔,如果空间不足可以打小过孔或盲孔补充。

3)输出如果有换层,至少保证 12 个及以上的 0.5*0.3mm 过孔,如下图所示。


BUCK4 电路 PCB 布局布线要求


1)输入电容必须离芯片尽可能近,如果输入电容放在芯片的背面,需保证电容的 GND 端朝向芯片,这样让输入电容与 VCC 和 GN 的连接环路尽可能小。

2)应当保证 SW 的走线出焊盘后尽可能短粗,以提高载流能力及电源效率,对于需要打孔的地方,VCC4 供电至少需要 3 个 0.5*0.3mm 的过孔,输出电容的 GND 端至少要 12 个以上的 0.5*0.3mm 过孔,如果空间不足,可以打小过孔或盲孔补充,如下图所示。


2.5A BUCK 电路 PCB 要求


1)输入电容必须离芯片尽可能近,如果输入电容放在芯片的背面,需保证电容的 GND 端朝向芯片,这样让输入电容与 VCC 和 GND 的连接环路尽可能小,如下图所示。


2)应当保证 SW 的走线出焊盘后尽可能短粗,以提高载流能力及电源效率。

3)对于需要打过孔的地方,VCC5/6/7/10 供电至少需要 3 个 0.5*0.3mm 的过孔,VCC8/9 至少需要 2 个 0.5*0.3mm 的过孔,输出电容的 GND 端至少要 5 个及以上的 0.5*0.3mm 过孔,如果空间不足可以打盲孔补充,如下图所示。


4)输出如果要换层,至少保证 5 个及以上的 0.5*0.3mm 过孔换层。


LDO 电路 PCB 布局布线要求

1)输入电容必须离芯片尽可能近,输入电容与 VCC11/12/13/14 和 GND 的连接环路尽可能小。

2)输出电容必须离芯片尽可能近,输出电容与 PLDO1/2/3/4/5/6 及 NLDO1/2/3/4/5 和 GND 的连接环路尽可能小。

3)VCCA 电容必须靠近管脚放置,远离其它干扰源,电容的地焊盘必须良好接地,即 VCCA 电容地焊盘和 EPAD 之间路径必须保证最短,不得被其他信号分割。

4)Pin67(RESETB)的 100nF 电容必须靠近管脚,提高芯片抗干扰能力。

5)LDO 部分管脚不建议覆铜,所有管脚通过走线方式和外面连接,焊盘内走线宽度不得超过焊盘宽度,防止制板后,焊盘变大贴片容易连锡。

6)走线粗线一般按 1mm 宽度走 1A 来设计,大电流输出的 LDO 根据后端实际供电需求,走线在从芯片引出后应尽快变粗到需求大小,要特别关注低压大电流 NLDO 的走线长度及损耗,以满足目标芯片的供电电压及纹波需求,如下图所示。


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