在我之前的帖子中，我們拼湊了一個(gè)系統(tǒng)，找到了我們的組件，征服了強(qiáng)大的原理圖，并進(jìn)行了審查、審查和審查。許多人會(huì)稱他們的設(shè)計(jì)部分完成，將原理圖交給布局工程師，并在等待 PCB 時(shí)喝杯咖啡。但是，不要放棄！布局是我們物理實(shí)例化原理圖的地方，它是各種常見錯(cuò)誤的根源。在這篇文章中，我將向您介紹這些常見的布局錯(cuò)誤以及它們的修復(fù)方法。知道其中許多技巧都是工程經(jīng)驗(yàn)法則，有關(guān) PCB 布局設(shè)計(jì)的更多詳細(xì)信息，您可以在網(wǎng)絡(luò)上查看大量可用資源。

以下是德州儀器關(guān)于正確 PCB 布局實(shí)踐和設(shè)計(jì)的一些應(yīng)用說(shuō)明……

· 降低 EMI 的 PCB 設(shè)計(jì)指南

· 通過(guò) PCB 布局技術(shù)減少振鈴

· 電源控制器的 PCB 布局指南

我們今天要討論的三個(gè)常見錯(cuò)誤是……

· 與 PowerPAD（Thermal Pad）的不正確連接

· 大電流線路的走線尺寸不當(dāng)

· 大/高阻抗電流回路

*圖像注釋：紅色 = 頂部銅層，藍(lán)色 = 底部銅層，器件 = DRV8711

1. PowerPAD（導(dǎo)熱墊）連接不當(dāng)

今天，許多設(shè)備都有一個(gè)PowerPAD（IC 底部的外露銅焊盤），以改善內(nèi)部硅的散熱。這在通常具有集成功率 MOSFET的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、放大器、電源轉(zhuǎn)換器等中尤為重要。這些功率 MOSFET 產(chǎn)生的熱量（與 R DS(ON)和流經(jīng) FET 的電流直接相關(guān)）必須從硅中轉(zhuǎn)移出去，以保持高水平的性能并避免損壞。通常，該焊盤錯(cuò)誤地未焊接或連接到 PCB 上的隔離銅。我們將使用DRV8711，步進(jìn)電機(jī)預(yù)驅(qū)動(dòng)器，作為下面的示例，說(shuō)明該做什么和不該做什么。

別！

PCB 上沒(méi)有放置 PowerPAD 著陸區(qū)。阻焊劑會(huì)將 PowerPAD 與 PCB 上的銅隔離（無(wú)散熱能力）。

別！

PowerPAD 連接到隔離銅平面（最小散熱能力）。兩條跡線切斷了頂部銅平面，并且沒(méi)有通孔連接到底部銅平面。

做！

PowerPAD 通過(guò)推薦的通孔焊盤圖案連接到頂層和底層的開放銅平面（參見數(shù)據(jù)表）。

2. 大電流線路的走線尺寸不當(dāng)

適當(dāng)調(diào)整銅跡線以處理電流負(fù)載是 PCB 布局設(shè)計(jì)的關(guān)鍵組成部分。許多因素會(huì)影響此計(jì)算，包括您所需的溫升、散熱能力和走線處理負(fù)載的時(shí)間。使用的一般經(jīng)驗(yàn)法則是 10 密耳（走線寬度）/安培（使用 2 盎司銅）。這是最低限度的規(guī)則。對(duì)于關(guān)鍵布線和設(shè)計(jì)，您將需要花費(fèi)更多時(shí)間來(lái)確定 PCB 的理想走線寬度。

別！

5A 電源走線尺寸為 10 密耳（太窄）。

做！

5A 電源走線尺寸合適（恰到好處）。

3.  長(zhǎng)而高阻抗的電流回路

我們今天要討論的最后一個(gè)主題是冗長(zhǎng)的高阻抗電流回路。這些可以出現(xiàn)在各種地方的設(shè)計(jì)中。對(duì)于不良電流環(huán)路，我們看到的第一個(gè)常見錯(cuò)誤是內(nèi)部穩(wěn)壓器的去耦電容。去耦電容應(yīng)放置在穩(wěn)壓器輸出的器件引腳附近，與器件 GND 引腳的返回路徑較短。

在 DRV8711 上，我們看到 V5 和 VINT（C5 和 C6）穩(wěn)壓器上有兩個(gè)去耦電容器。

別！

有一個(gè)用于去耦電容器的長(zhǎng)電流回路。在通過(guò) PowerPAD 并進(jìn)入 DRV8711 的 GND 引腳之前，電容器的 GND 網(wǎng)絡(luò)在 PCB 周圍形成了很長(zhǎng)的路徑。

做！

使用緊湊的低阻抗電流回路來(lái)去耦電容器。電容器的 GND 網(wǎng)絡(luò)直接連接到 DRV8711 的 GND 引腳。

對(duì)于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，通常在每個(gè) H 橋的低端都有一個(gè)檢測(cè)電阻。在具有集成功率 MOSFET 的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（甚至是具有外部功率 MOSTFET 的驅(qū)動(dòng)器）中，人們經(jīng)常忘記該檢測(cè)電阻器是從電機(jī)返回電源的高電流的主要返回路徑。

下面我們看到了由 DRV8711 驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)外部 H 橋 (Q1-Q4) 的電流返回路徑（通過(guò) R1 和 R2，檢測(cè)電阻器）。

別！

具有用于高電流路徑的長(zhǎng)電流回路。下面，高電流路徑通過(guò) DRV8711，繞過(guò)各種接頭到達(dá) MCU（可能會(huì)干擾 ADC、SPI 線路和 GPIO），然后最終返回電源。

做！

為高電流路徑使用緊湊的低阻抗電流環(huán)路。在這里，檢測(cè)電阻器立即通過(guò)底層，低阻抗走線將電流直接輸送回電源。

額外的信用！

問(wèn)題：在最后一張圖片中，有一個(gè)相當(dāng)常見的錯(cuò)誤違反了我剛剛列出的這三個(gè)規(guī)則之一。你能找到嗎？這個(gè)并不像我在這里給出的例子那么明顯，并且與我們每天看到的更相似。

提示：它與檢測(cè)電阻有關(guān)，此板的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn) 8A 的峰值電流。

答：兩個(gè)檢測(cè)電阻器利用熱釋放，這是 Altium 的默認(rèn)設(shè)置。熱釋放默認(rèn)寬度為 10 密耳，即使有 4 個(gè)輻條，這仍然不足以承載本設(shè)計(jì)中規(guī)定的峰值電流。

下一次，我們將介紹布局設(shè)計(jì)中的一些關(guān)鍵錯(cuò)誤，包括不正確的接地技術(shù)、不良的元件布局和不良的信號(hào)路由。