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案例展示 Markets 苏煜电子现发展成为:PCB, FPC,HDI,PCBA 综合的一体化电子材料加工商。为众多客户的产品研发,科技创新提供垂直整合的一体化解决方案。。
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硬件电路板设计
设计好电路图后,就可以设计PCB板了。在进行PCB设计时,首先要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;尺寸过小,则散热不好,且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后,再确定特殊元件的位置,然后根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局。在系统中,ARM片内工作频率为166MHz,其以太网接口电路的工作速率也高达100Mbps以上,因此,在PCB设计过程中,应该遵循高频电路设计的基本原则。这就要求首先要注意电源的质量与分配,其次要注意信号线的分布和地线的布线。1.电源质量与分配在设计PCB板时,给各个单元电路提供高质量的电源,会使系统的稳定性大幅度提高。一般应在电源进入印刷电路板的位置和靠近各器件的电源引脚处加上几十到几百IlF的电容,以滤除电源噪声。还要注意在器件的电源和地之间加上0.1μF左右的电容,用来滤除元器件工作时产生的高频噪声。由于双面PCB板电源供给采用电源总线的方式,受到电路板面积的限制,一般存在较大的直流电阻。所以为了提高系统的稳定性,通常采用多层板,一般专门拿出一层作为电源层而不在其上布信号线。由于电源层遍及电路板的全面积,因此直流电阻非常小,可以有效地降低噪声。2.同类型信号线的分布在设计PCB板时,对于处理器的输入/输出信号中的数据线、地址线等相同类型的线应该成组、平行分布,并保持它们之间的长短差异不要太大。采用这种方式布线,既可以减少干扰,增加系统的稳定性,还可以简化布线,使PCB板的外观美观。ARM-PCB板的布局如图1所示。图1 ARM-PCB板布局3.地线布线模拟地和数字地要分开布线,不能合用,将它们分别与不同的接地点相连,同时地线应尽可能加粗,如图2所示。图2 ARM-PCB板布线布线时最好使电源线、地线的走线方向与数据线的走线方向一致。在PCB板上布屏蔽层对抗干扰很有帮助。对于高频电路应尽量减少过孔数量”必须过孔时,尽量增大过孔的孔径。
如何安装调试新设计的电路板
对于一个新设计的电路板,调试起来往往会遇到一些困难,特别是当板比较大、元件比较多时,往往无从下手。但如果掌握好一套合理的调试方法,调试起来将会事半功倍。对于刚拿回来的新PCB板,我们首先要大概观察一下,板上是否存在问题,例如是否有明显的裂痕,有无短路、开路等现象。如果有必要的话,可以检查一下电源跟地线之间的电阻是否足够大。然后就是安装元件了。相互独立的模块,如果您没有把握保证它们工作正常时,最好不要全部都装上,而是一部分一部分的装上(对于比较小的电路,可以一次全部装上),这样容易确定故障范围,免得到时遇到问题时,无从下手。一般来说,可以把电源部分先装好,然后就上电检测电源输出电压是否正常。如果在上电时您没有太大的把握(即使有很大的把握,也建议您加上一个保险丝,以防万一),可考虑使用带限流功能的可调稳压电源。先预设好过流保护电流,然后将稳压电电源的电压值慢慢往上调,并监测输入电流、输入电压以及输出电压。如果往上调的过程中,没有出现过流保护等问题,且输出电压也达到了正常,则说明电源部分OK。反之,则要断开电源,寻找故障点,并重复上述步骤,直到电源正常为止。接下来逐渐安装其它模块,每安装好一个模块,就上电测试一下,上电时也是按照上面的步骤,以避免因为设计错误或/和安装错误而导致过流而烧坏元件。寻找故障的办法一般有下面几种:①测量电压法。首先要确认的是各芯片电源引脚的电压是否正常,其次检查各种参考电压是否正常,另外还有各点的工作电压是否正常等。例如,一般的硅三极管导通时,BE结电压在0.7V左右,而CE结电压则在0.3V左右或者更小。如果一个三极管的BE结电压大于0.7V(特殊三极管除外,例如达林顿管等),可能就是BE结就开路。②信号注入法。将信号源加至输入端,然后依次往后测量各点的波形,看是否正常,以找到故障点。有时我们也会用更简单的办法,例如用手握一个镊子,去碰触各级的输入端,看输出端是否有反应,这在音频、视频等放大电路中常使用(但要注意,热底板的电路或者电压高的电路,不能使用此法,否则可能会导致触电)。如果碰前一级没有反应,而碰后一级有反应,则说明问题出在前一级,应重点检查。③当然,还有很多其它的寻找故障点的方法,例如看、听、闻、摸等。“看”就是看元件有无明显的机械损坏,例如破裂、烧黑、变形等;“听”就是听工作声音是否正常,例如一些不该响的东西在响,该响的地方不响或者...
解决电源模块散热问题的PCB设计
电源系统设计工程师总想在更小电路板面积上实现更高的功率密度,对需要支持来自耗电量越来越高的FPGA、ASIC和微处理器等大电流负载的数据中心服务器和LTE基站来说尤其如此。为达到更高的输出电流,多相系统的使用越来越多。为在更小电路板面积上达到更高的电流水平,系统设计工程师开始弃用分立电源解决方案而选择电源模块。这是因为电源模块为降低电源设计复杂性和解决与DC/DC转换器有关的印刷电路板(PCB)电源系统设计工程师总想在更小电路板面积上实现更高的功率密度,对需要支持来自耗电量越来越高的FPGA、ASIC和微处理器等大电流负载的数据中心服务器和LTE基站来说尤其如此。为达到更高的输出电流,多相系统的使用越来越多。为在更小电路板面积上达到更高的电流水平,系统设计工程师开始弃用分立电源解决方案而选择电源模块。这是因为电源模块为降低电源设计复杂性和解决与DC/DC转换器有关的印刷电路板(PCB)布局问题提供了一种受欢迎的选择。本文讨论了一种使用通孔布置来最大化双相电源模块散热性能的多层PCB布局方法。其中的电源模块可以配置为两路20A单相输出或者单路40A双相输出。使用带通孔的示例电路板设计来给电源模块散热,以达到更高的功率密度,使其无需散热器或风扇也能工作。多层电路板有一个顶层走线层(电源模板安装于其上)和利用通孔连接至顶层的两个内埋铜平面。该结构有非常高的导热系数(低热阻),使电源模块的散热很容易。为理解这一现象,我们来分析一下ISL8240MEVAL4Z评估板的实现(图2)。这是一个在四层电路板上支持双路20A输出的电源模块评估板SAC305* 是最流行的无铅焊料,由96.5%锡、3.0%银和0.5%铜组成。 W = 瓦特,in = 英寸,C = 摄氏度,m = 米,K =开氏度请注意,当热向下流过通孔并达到另一层时,特别是另一个铜层时,其将横向扩散到该材料层。添加越来越多通孔最终会降低效果,因为从一个通孔横向扩散到附近材料的热最终会与来自另一个方向(源自从另一通孔)的热相遇。ISL8240MEVAL4Z评估板的尺寸是3英寸x4英寸。电路板上的顶层和底层有2盎司铜,还有两个内层各包含2盎司铜。为使这些铜层发挥作用,电路板有917个12密耳直径的通孔,它们全都有助于将热从电源模块扩散到下面的铜层。为适应电压轨数目的增多和更高性能的微处理器和FPGA,诸如ISL8240M电...
通孔铜柱贴片工艺改善方案(案例2)
1、现象描述客户的产品设计中,需要采用压接方式来固定金属铜柱(如图一所示),每片产品中要求压接60个金属铜柱。要求压接平整无浮高。客户在之前的工厂制造时,每日只能交付50PCS的产品,且由于压接时极易发生板裂,造成约2%的报废率。2、原因分析客户的产品批量通常在100-300PCS,不利于采用自动设备压接;之前的工厂采用人工压接,每日压接金属铜柱3000颗左右,且存在较高的报废率。由此可见,解决效率和报废率的关键点是改善铜柱的压接环节。3、改善对策经过对客户产品中铜柱作用的了解,此铜柱是用于功率管的固定支点。需要保证铜柱整体的平整及可靠性。通过与客户沟通,建议将压接工艺更改为通孔贴片工艺。相关如下:(1)PCB通孔扩大0.1mm,确保铜柱能手工放入通孔中,但同时保证不能左右晃动。(2)钢网开孔按照通孔焊盘90%开圆环孔。(3)将铜柱用于SMT贴片工序中,采用手工放置(铜柱结构不适合机器贴装)。(4)回流焊的焊接温度控制在245度(无铅工艺),产品过炉间隔保持10cm。确保焊锡的完全润湿。(通孔回流焊接效果如图二所示)4、效果验证(1)产品制造的效率提升500%.(2)产品报废率为0%.通过工艺的调整,制造成本明显降低,我们为客户进行了价格调整。主动为客户提供产品专业的制造解决方案,为客户节约成本,才能得到客户的认可。
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