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,布局和布線已越來越一體化,并成為設(shè)計(jì)過程的重要組成部分?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越多,其輸出管腳數(shù)目也大大增加,但其封裝尺寸并沒隨之?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)行的處理,但自由角度布線工具具有更大的靈活性,并能較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)致主板看起來不如以前的設(shè)計(jì)美觀?2)高密度器件我量

  較新的高密度系統(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)布線工具來引出?目前有兩種方法可解決這個(gè)問題:一是通過球下面的孔將信號(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?要使電子電路獲得較佳性能,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)多的干擾源是通過適配器和地總線產(chǎn)生的,其中地線引起的噪聲干擾較大?