本文主要是介绍OneMO模组说|技术学堂-硬件篇(四)模组电源PCB设计指南,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
PCB是电子元器件电气连接的载体,电源设计是PCB设计的关键环节,关系到PCB能否正常运行及其功能可靠性等。本文将从设计原则、载流能力、电容布局、电源干扰、封装丝印五个方面为大家介绍PCB电源设计相关知识。
一、设计原则
模组PCB电源设计一般需遵循以下原则:
1、电源走线和过孔的载流能力,注意电源流向的路径,尽量减少电源环路面积;
2、电源走线需远离模组SIM、RF、USB、RST、音频电路等敏感信号线;
3、储能及滤波电容应靠近VBAT引脚、LDO和DCDC的输入输出引脚;
4、确保极性电容、单极性二极管等元器件丝印位置与封装保持一致;
5、回流路径应尽量缩短,滤波电容应就近打GND过孔到主地。
二、载流能力
决定电流承载能力的因素主要有:铜箔厚度、走线宽度、温升、镀通孔孔径。在实际设计中,还需要考虑产品的使用环境、PCB制造工艺、板材质量等因素。留足裕量的情况下,在PCB的表层通常1OZ铜厚下1mm的线宽可以过1A的电流,2mm的线宽可以过3A电流。在条件允许的情况下,走线应尽量加宽,以减小走线产生的压降;过孔的载流能力主要受孔径大小影响,通常孔径0.3mm的线宽可过0.5A电流,在电源走线打过孔换层时,应保证过孔数量在两个以上,以满足载流能力。
问题实例一:如图1、2,模组峰值电流接近2A,但图1中电源布线宽度约为0.5mm,图2中约为0.1mm,布线宽度过细无法满足载流需求,应加大走线宽度。
图1电源线宽过细
图2电源线宽过细
三、电容布局
储能电容和滤波电容需靠近模组VBAT引脚摆放,原因为电容发挥储能及滤波功能存在一定的作用半径,离引脚越远,效果越差。电容布局时应由大到小依次排列靠近模组VBAT,即电源需先经过大容值储能电容,再经过小容值滤波电容,最后流入模组引脚。
问题实例二:如图3,左侧为错误电容布局示范,VBAT未先经过电容而直接流入模组引脚,建议参考右侧进行优化。
图3问题布局和改善后布局
四、电源干扰
SIM卡的DATA和CLK、模组的RST、RF等都是极其敏感的信号,极易受到电源线干扰导致模组工作异常、性能下降等问题。因此设计时应尽量将电源走线远离模组的敏感信号,对敏感信号做好包地保护。
问题实例三:如图4,射频走线离电源走线太近,易产生干扰,建议调整布局,拉开电源与射频走线距离。
图4电源走线离射频走线太近
五、封装丝印
PCB设计时需确保元器件丝印位置与封装保持一致,若将丝印画反,设备上电过程中可能出现电容、二极管烧坏等情况。图5是两种常见丝印画法的示意,左侧是钽电容的封装,有横线的为正极;右侧是二极管的封装,有横线的为负极。
图5钽电容和二极管
问题实例四:如图6,存在两个问题:1、二极管丝印方向错误,上电瞬间即烧二极管,需修改为正确封装;2、元器件存在干涉,钽电容与连接器位置冲突,需重新调整元器件布局,避免出现相互重叠的情况。
图6丝印画反和布局冲突
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