電源適配器PCB布局?布線設(shè)計(jì)

在早期的電源適配器PCB設(shè)計(jì)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(méi)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(shè)計(jì)中的應(yīng)用,布局和布線已越來(lái)越一體化,并成為設(shè)計(jì)過(guò)程的重要組成部分?自動(dòng)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(wèn)題的重要方法利用此類軟件能在規(guī)定時(shí)間范圍內(nèi)設(shè)計(jì)出可制造的電路板?在目前電源適配器產(chǎn)品上市時(shí)間越來(lái)越短的情況下,手動(dòng)布線極為耗時(shí),不合時(shí)宜?因此,現(xiàn)在要求布局?布線工具應(yīng)具有自動(dòng)布線功能以快速響應(yīng)市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)提出的要求?設(shè)計(jì)約束條件

  由于要考慮適配器電磁兼容(EMC)及電磁干擾?串?dāng)_?信號(hào)延遲和差分對(duì)布線等高密度設(shè)計(jì)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(gè)差分對(duì)來(lái)進(jìn)行布線,而現(xiàn)在則需600對(duì)?在一定時(shí)間內(nèi)僅依賴手動(dòng)布線來(lái)實(shí)現(xiàn)這600對(duì)布線是不可能的因此自動(dòng)布線工具必不可少的盡管與幾年前相比,當(dāng)今設(shè)計(jì)中的節(jié)點(diǎn)(Net)數(shù)目沒(méi)有大的改變,只是硅片復(fù)雜性有所增加,但是設(shè)計(jì)中重要節(jié)點(diǎn)的比例大大增加了?

當(dāng)然,對(duì)于某些特別重要的節(jié)點(diǎn),要求布局?布線工具能夠加以區(qū)分,但無(wú)需對(duì)每個(gè)管腳或節(jié)點(diǎn)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(lái)越多,其輸出管腳數(shù)目也大大增加,但其封裝尺寸并沒(méi)隨之?dāng)U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(xì)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(wú)幾,元件占據(jù)的板面積高達(dá)80%?

某些高密度元件管腳交錯(cuò),即使采用具有45°布線功能的工具也無(wú)法進(jìn)行自動(dòng)布線?盡管45°布線工具能對(duì)某些恰成45°的線段進(jìn)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(gè)節(jié)點(diǎn)在布線后自動(dòng)縮短以適應(yīng)空間要求,它能大大降低信號(hào)延遲,同時(shí)降低平行路徑數(shù),有助于避免串?dāng)_的產(chǎn)生?盡管自由角度設(shè)計(jì)具有可制造性,并且性能良好,但是這種設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致主板看起來(lái)不如以前的設(shè)計(jì)美觀?2)高密度器件我量

  最新的高密度系統(tǒng)級(jí)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(huì)繼續(xù)降低,導(dǎo)致封裝件信號(hào)線不可能采用傳統(tǒng)布線工具來(lái)引出?目前有兩種方法可解決這個(gè)問(wèn)題:一是通過(guò)球下面的孔將信號(hào)線從下層引出;二是采用極細(xì)布線和自由角度布線在球柵陣列中找出一條引線通道?對(duì)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(dòng)地應(yīng)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(shí)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(lái)提高信號(hào)完整性和EMC性能?

一臺(tái)性能優(yōu)良的電子設(shè)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(shè)計(jì)是決定電子設(shè)備能否可靠工作的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題,對(duì)同一種元件和參數(shù)的電路,由于元件布局設(shè)計(jì)和電氣連線方向的不同會(huì)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(shè)計(jì)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(shè)備的工藝結(jié)構(gòu)三方面聯(lián)合起來(lái)考慮?合理的工藝結(jié)構(gòu),既可消除因布線不當(dāng)而產(chǎn)生的噪聲干擾,同時(shí)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(lái)越高?PCB設(shè)計(jì)的好壞對(duì)抗干擾能力影響很大,因此在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)必須遵守PCB設(shè)計(jì)的一般原則,并應(yīng)符合抗干擾設(shè)計(jì)的要求?要使電子電路獲得最佳性能,元器件的布局及導(dǎo)線的布設(shè)是很重要的?由于優(yōu)良的“結(jié)構(gòu)”沒(méi)有一個(gè)嚴(yán)格的“定義”和“模式”,因此每一種電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)必須根據(jù)具體要求(電氣性能?整機(jī)結(jié)構(gòu)安裝及面板布局等要求),采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,并對(duì)幾種可行設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較和反復(fù)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(shè)計(jì)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(huì)引起輸出信號(hào)的嚴(yán)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(qiáng)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(shè)備可靠工作的重要保證,相當(dāng)多的干擾源是通過(guò)適配器和地總線產(chǎn)生的,其中地線引起的噪聲干擾最大?