Power Plane PCB: חלק חיוני של המעגלים שלך

מבוא

כמעצב לוחות מעגלים, אתה מודע לכך של-PCB של מישור הכוח יש תפקיד חיוני בלוחות המעגלים שלך. תוכל להבין את חשיבותו רק כאשר אתה יודע שזו שכבה שמפיצה את נוֹכְחִי לאורך כל הלוח. הזרם עובר דרך המישור הזה כמו גם שכבות אחרות של הלוח.

מטוסי כוח הם חלק חיוני ממעגלים, אבל מה בדיוק הם עושים? יש לנו את התשובות שאתה צריך כדי לוודא שהמעגל הבא שלך מתאים.

מבוא ל- Power Plane PCB

מבוא ל- Power Plane PCB

מהו Power Plane ב-PCB?

מישור כוח הוא שכבה מוליכה המשמשת לחלוקת כוח לכל חלקי הלוח. ניתן למצוא אותו משני צידי ה-PCB, והוא מספק נתיב חזרה חשמלי לזרם הזורם במעגל. רמות המתח והזרם במטוסי הספק גבוהים בהרבה מאלה שמסופקים על ידי רכיבים אחרים, כגון נגדים or קבלים.

מטוס הכוח מחובר בדרך כלל לנקודה אחת על הלוח, הנקראת נקודת התייחסות או מקור מתח, שיכולה להיות בכל מקום בין 0V ל-5V. לאחר מכן כל הרכיבים מתחברים לנקודת התייחסות זו ואז מספקים מתח דרך הפינים שלהם לכל מעגל שהם שולטים או מנטרים.

מטוס כוח ב-PCB

מטוס כוח ב-PCB

למה להשתמש במטוסי כוח?

מטוסי כוח משמשים במעגלים מודפסים (PCB) כדי לחלק את הכוח בצורה דומה לאופן שבו המים מחולקים לאזורים שונים בעיר. מטוסי הכוח משמשים כדרך להפחית את כמות הזרם העוברת דרך שכבות אחרות של ה-PCB, מה שעלול להוביל לבעיות חום ולבעיות התנגדות חשמלית.

בעת תכנון PCB, חשוב לשקול כמה כוח יידרש לכל רכיב בלוח. מידע זה צריך להיות מסופק על ידי היצרן של רכיבים אלה כדי שתוכל לחשב כמה זרם יעבור בכל שכבה של הלוח שלך. אם מידע זה אינו זמין, ייתכן שיהיה עליך לבצע מחקר על איזה סוג ספק כוח ישמש עם המוצר שלך או כמה זרם מושך כל חלק כשהוא פועל כרגיל.

סוגי PCB של Power Plane

אם אי פעם תהיתם לגבי הסוגים השונים של לוחות מטוסי כוח, אנחנו כאן כדי לעזור. יש 3 סוגים שונים של PCB מטוסי כוח. אלו הם:

סוגי PCB של Power Plane

סוגי PCB של Power Plane

מטוסים דינמיים

סוג של לוח מעגלים מודפס במטוס כוח המשתמש בצימוד תלוי-תדר כדי להעביר כוח בין חלקי הלוח. זה מאפשר חלוקת כוח וניהול יעילים יותר מאשר PCBs מסורתיים של מישור כוח סטטי.

מטוסים סטטיים

בעל שכבת רדיד נחושת המשמשת כספק כוח לכל שכבה של ה-PCB. מטוסי הכוח הסטטי פועלים כמקור זרם חשמלי ומסייעים להפיץ זרם ברחבי ה-PCB.

לחתוך

הוא משמש עבור מעגלים שיש להם רק שכבה אחת או שתיים ושיש להם שטח גדול של נחושת על השכבה התחתונה. עיצוב החיתוך אינו מצריך מטוס הארקה, כך שניתן להשתמש בו בכל מצב שבו צריך לחבר מספר רכיבים ללא שימוש במטוס הארקה נוסף.

היתרון של Power Plane

מטוסי כוח משמשים לחלוקת כוח חשמלי בכל המעגל המודפס. היתרונות של שימוש בלוח מעגלים מודפסים הם כדלקמן:

היתרון של Power Plane

היתרון של Power Plane

כושר נשיאה זרם גדול יותר

היתרון של מטוס הכוח על פני אחרים שכבות של PCB הוא שיש לו יכולת נשיאת זרם גדולה יותר משכבות אחרות. זה אומר שאתה יכול להפעיל יותר זרם דרך ה-PCB שלך באמצעות שכבת מישור הכוח מאשר אתה יכול אם היית משתמש בשכבה אחרת כגון הארקה פנימית או שכבת אות.

ניתוק טוב יותר בין מעגלים

מישור הכוח הוא חלק חשוב מלוח מעגלים מודפס מכיוון שהוא מספק ניתוק טוב יותר בין מעגלים. זה נעשה על ידי הפרדת מטוסי הקרקע והכוח זה מזה.

מישור הכוח נושא את כל נתיבי הזרם הגבוה בלוח, בעוד מישור ההארקה נושא את כל נתיבי הזרם הנמוך. כאשר שני המישורים הללו מופרדים, הם מספקים ניתוק טוב יותר בין מעגלי הזרם הגבוה והנמוך במעגל המודפס שלך, מה שיכול לעזור לשפר את הביצועים.

נתיבי חזרה קצרים יותר

נתיבי ההחזרה הקצרים יותר של מטוס הכוח עוזרים להפחית את פליטת הקרינה מה-PCB. הסיבה לכך היא שלנתיבים קצרים יותר יש פחות קיבול ושראות מאשר לאלו ארוכים יותר, מה שמפחית את כמות האנרגיה שנאגרת בנתיב.

בנוסף, מסלולי חזרה קצרים יותר מפחיתים עכבה שינויים הנגרמים על ידי שינויים תלויי תדר באורך וברוחב עקבות. זה עוזר לשמור על דירה תדר תגובה על פני כל התדרים, מספקת שלמות האות וחסינות רעשים טובה יותר.

טיפים לעיצוב PCB של Power Plane

PCB מישור כוח הוא סוג של PCB שיש לו את חלוקת הכוח על שכבה משותפת. הוא משמש לחלוקת כוח בכל לוח המעגלים ולהפחתת מספר השכבות. כדי לעצב מעגל חשמלי של מטוס כוח, עליך לעקוב אחר העצות הבאות:

טיפ 1 - הקפידו על סימטריה נכונה

הדבר הראשון שעליך לעשות בעת תכנון PCB של מטוס כוח הוא להבטיח סימטריה נכונה. בעת תכנון ה-PCB שלך, אתה רוצה לוודא שכל רכיב פונה לאותו כיוון, ושכל הרכיבים מיושרים זה עם זה. זה יעזור להבטיח שכל הרכיבים שלך ממוקמים ומיושרים כראוי, מה שיקל הרבה יותר על ההרכבה הן עבורך והן עבור היצרן שלך.

סימטריה עוזרת לשמור על איזון המעגל ומונעת זרימת זרם מוגזמת בכיוון אחד. זה גם מבטיח שהזרם זורם באופן שווה על פני ה משטח של מטוס הכוח PCB, אשר מפחית את חלוקת החום ומשפר את היעילות.

טיפ 2 - השתמש בתוכנות וכלים לפריסת צוותים

כשאתה מעצב את ה-PCB שלך, תרצה לוודא שתוכנת הפריסה שבה אתה משתמש תואמת לכלים שבהם משתמשים כל הצוותים האחרים. אם לא, אז תצטרך לייצא כל קובץ ולייבא אותם לתוכנית אחרת, מה שעלול להוביל לטעויות. זו הסיבה לחצות קבוצות פריסה תוכנות וכלים כל כך חשובים!

אם אתה עובד עם צוות של מעצבים, אתה יכול להשתמש בתוכנות ובכלים לפריסת צוותים כדי לשתף מידע על העיצוב שלך. זה יעזור לך להימנע מטעויות ולהשאיר את הצוות שלך באותו עמוד.

טיפ 3 - ספק מספר דומיינים

כאשר אתה מתכנן מעגל חשמלי של מטוס כוח, אחת הדרכים הטובות ביותר לעשות את זה נכון היא לספק תחומים מרובים. על ידי כך, אתה יכול לוודא שלמטוס הכוח שלך יש את היכולת להתמודד עם כל הזרם שעומד לעבור דרכו. אתה גם רוצה לוודא שיש מספיק מקום לכל אחד רכיבי הרכבה על פני השטח או רכיבים גדולים יותר שאולי צריך להציב על הלוח בהמשך הדרך.

ההבדל בין מטוס כוח למישור קרקע

מישור כוח ומישור קרקע הם שני מונחים שלעתים קרובות מבולבלים ביניהם. שניהם מתייחסים לאותו דבר - מישור התייחסות המשמש כדי לסייע באיתור חשמל רְכִיב או מעגל. עם זאת, ישנם כמה הבדלים עדינים בין Power Plane ל-Ground Plane.

Power Plane ו-Ground Plane

Power Plane ו-Ground Plane

תכונות Power Plane

מטוס כוח הוא שם נוסף לרשת הפצה בקנה מידה גדול בתוך לוח מעגלים מודפסים. זה אזור של נחושת שמספק כוח דרך נתיבים מרובים ולא רק אחד כמו עם עקבות בודדת. מטוסי כוח משמשים במעגלים מהירים מכיוון שהם מספקים יותר נתיבים לזרימת זרם מאשר עקבות בודדות בלבד; זה עוזר להפחית השראות ודיבור במערכות אלו, תוך שיפור האמינות הכוללת באמצעות עכבה מופחתת בין חלקים שונים של מכשיר אלקטרוני כגון מעגל משולב או מעבד מיקרו מודול.

תכונות מטוס הקרקע

מישור הארקה הוא אזור של נחושת המחובר למסוף ההארקה בלוח מעגלים (או המחשב). אזור נחושת זה משמש כנקודת ייחוס עבור רכיבים אחרים במעגל, אשר לאחר מכן יכולים להשתמש בו כמקור הארקה. מטוסי קרקע נמצאים בדרך כלל ב מעגלים דיגיטליים, שם הם משמשים לספק מתח DC והארקה עבור רכיבים דיגיטליים. ה גדול יותר את מישור ההארקה, כך הוא טוב יותר במתן הארקה.

האם מטוס כוח יכול להיות מטוס התייחסות?

כן, מישור הכוח יכול להיות מישור ייחוס במעגל מודפס. כדי לגרום לזה לקרות, אתה צריך לעשות קצת עבודה. ראשית, עליך להגדיר מישור כוח ולאחר מכן לחבר אותו לרכיבים אחרים בלוח שלך. לאחר ביצוע פעולה זו, תיצור מישור ייחוס לחיבור רכיבים יחד עם עקבות או דרכים.

מטוס התייחסות

מטוס התייחסות

מהי קיבולת נשיאה זרם של מטוס כוח PCB?

זהו מספר המייצג כמה זרם יכול להוביל על ידי מטוס כוח PCB.

בהקשר של PCB, מישור כוח הוא שכבת נחושת העוברת במרכז הלוח ומחברת את כל הרכיבים יחד. שכבה זו מחוברת בדרך כלל לאדמה, והיא הנושאת את כל הזרם של הרכיבים שלך.

יכולת הנשיאה הנוכחית של מטוס הכוח שלך תלויה בעוביו ובכמה זרם כל רכיב צריך לשאוב ממנו. ככל שמטוס הכוח שלך עבה יותר ו/או ככל שכל רכיב שואב פחות זרם, כך כושר נשיאת הזרם שלו יהיה גבוה יותר.

כיצד לחשב קיבולת זרם של מטוס כוח PCB?

קיבולת הזרם של מטוס כוח PCB היא הזרם המרבי המותר שיכול לזרום דרך מישור הכוח של PCB. זה מחושב על ידי הכפלת שטח החתך של מוליך הכוח בצפיפות הזרם המותרת שלו וחלוקתו בשטח הכולל של מישור הכוח של ה-PCB.

כדי לחשב את שטח החתך של מוליך הכוח, תצטרך למדוד את הקוטר שלו עם קליפר או מיקרומטר. אם יש לו חתך עגול, אתה יכול גם להשתמש במחוגה שלך כדי למדוד את היקפו ולאחר מכן להכפיל את הערך ב-pi (3.14) כדי לקבל את היקפו לחלק ל-2 חלקים שווים.

ברגע שיש לך את המספרים האלה, תחבר אותם למשוואה הזו:

שטח חתך = (עקבות עוֹבִי x רוחב עקבות x 1.378 [מקסימום זרם/אוצה/ft2]).

חשב קיבולת זרם של מטוס כוח PCB

 נוסחת קיבולת נוכחית

למה להשתמש במטוסים גדולים?

במעגלים מודפסים (PCB), הגורם החשוב ביותר בתכנון מעגל הוא מישור כוח מתוכנן היטב. מישור הכוח הוא שכבת נחושת המעבירה כוח מחלק אחד של ה-PCB לאחר. הוא מספק קרקע משותפת לכל הרכיבים באותה שכבה ומסייע במניעת הפרעות אות ביניהם.

גודל מטוס הכוח שלך יכול להשפיע על כמות החום שהוא יכול לפזר לפני כשל, לכן חשוב לבחור את הגודל המתאים לפרויקט שלך. אם גם אתה משתמש קטן של מטוס, תתקלו בבעיות עם פיזור חום וחלוקת כוח; אם אתה משתמש במטוס גדול מדי, הוא לא יתאים כראוי ללוח שלך.

התנגדות DC נמוכה יותר

כמות הכוח שאבד במעגל תלויה במספר גורמים, כולל הזרם והמתח של המעגל, כמו גם ההתנגדות שלו. כאשר יש לך התנגדות גבוהה, זה אומר שיותר כוח יאבד במעגל שלך. מצד שני, אם יש לך התנגדות נמוכה, זה אומר שפחות כוח יאבד.

הסיבה העיקרית לכך שמטוסי כוח גדולים יכולים לעזור בהורדת התנגדות DC היא מכיוון שהם מפחיתים את מספר המעברים שיש להשתמש בהם במעגל. ויאס הם מתכת תקעים המחברים שכבות שונות של לוח מעגלים מודפסים (PCB) יחד; אלה משמשים להעברת אותות משכבה אחת לאחרת מבלי צורך להשתמש בחוטים או עקבות זה על גבי זה. ככל שיהיו פחות חיבורים בעיצוב PCB, כך תהיה פחות התנגדות בין השכבות הללו, מה שגורם לאובדן כוח בסך הכל.

העברת חום גדולה יותר

כידוע, חום מועבר מעצם אחד למשנהו באמצעות הולכה, הסעה או קרינה. מטוסי כוח גדולים פועלים כמוליך תרמי ועוזרים בהעברת חום מחלק אחד למשנהו.

בעת שימוש במטוס כוח גדול, העברת חום יעילה הרבה יותר מאשר בשימוש במטוס כוח קטן. שטח הפנים הגדול יותר של ה-PCB מאפשר העברת חום רב יותר משכבת ​​הנחושת לאוויר, מה שעוזר לשמור על טמפרטורות נמוכות במהלך השימוש.

סיכום

כעת, כשאתה מכיר את העיקרון הכללי של PCB של מטוס כוח, תבין טוב יותר את חשיבותו בתכנון המעגל שלך. אז מומלץ לקחת את הזמן שלך, לשקול גורמים שונים ולוודא איזה סוג של PCB מטוס כוח מתאים באופן מושלם לצורך שלך.

עדכן העדפות קובצי Cookie
גלול למעלה