OneMO模组说|技术学堂-硬件篇(四)模组电源PCB设计指南

2024-03-20 17:59

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

设计原则

模组PCB电源设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

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线宽可以过3A电流条件允许的情况下,走线尽量加宽,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,保证过孔数量在两个以上,以满足流能力

问题实例如图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加大走线宽度

图1电源线宽过细

图2电源线宽过细

电容布局

储能电容和滤波电容靠近模组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3侧为错误电容布局示范,VBAT未先过电容直接流入模组引脚,建议参考右侧进行优化

3问题布局和改善后布局

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

4电源走线离射频走线太近

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。5是两种常见丝印画法的示意是钽电容的封装,有横线的正极是二极管的封装,有横线的负极。

5钽电容和二极管

问题实例如图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,避免出现相互重叠情况。

6丝印画反和布局冲突

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