1. 首页
  2. 技术文章

工业PCB设计的十大技巧

对于工业PCB设计,无论您是经验丰富的设计工程师还是完整的新手,都没有关系。重要的是,对于每一个电子设备或工业机械设备,都有一个印刷电路板(PCB)扮演着重要的角色。这些绿色电路板为设计完整的电子系统(包括电路和组件)提供了物理平台。
正确地说,任何产品功能的成败很大程度上取决于PCB布局产品的设计和开发。虽然PCB制造(PCBM)和PCB组装(PCBA)是两个不同的过程,具有各自独特的要求,但它们都将PCB设计作为共同因素。 
嵌入式和半导体集成技术进步的惊人水平导致PCB设计的缩小。PCB布局和设计服务必须考虑这些设计的复杂性和期望,并达到新的高度。

在此博客中,我们概述了工业PCB产品设计和开发的十大技巧或指南。

1.确定项目需求

客户的要求决定了每种嵌入式硬件设计。这实质上涉及对项目,预算和需求的全面分析。将这些要求转换为电子形式需要利用电子设计工程师的技术技能和经验。您的产品类型是什么,其操作环境是什么?它符合哪些供电选项,通信机制或规范/规定?这些是PCB设计工程师遇到的一些问题。拥有这些答案将有助于确定最佳的布局,PCB的初始原理图以及BOM以及最终PCB设计的其他细节。

2.原理图

示意图是生产过程中PCB制造商和组装商的蓝图。它是电子元件符号及其之间的互连的示意图。一旦确定了各个组件的所有设计选择,这便成为开发原理图设计的基准。然后进行初步检查和分析以检查潜在的问题,然后将经过更正的版本提供给PCB设计软​​件,该软件可以运行仿真以确保PCB的正确功能。一些流行的软件是Eagle,KiCAD,Altium Designer和OrCAD。

3,物料清单

物料清单(BOM)与原理图的创建同时生成。这很方便,因为它列出了每个组件的数量,数值(如欧姆,法拉,电压等),组件零件号,参考代号和每个组件的PCB尺寸。它定义了如何识别和定位电路中的每个组件。采购和替换所用的电路元件编号,相对于PCB尺寸的尺寸等。更新的BOM可以节省后期PCB设计阶段过程中的许多复杂性。

4.元件放置:

将每个组件放置在电路板上的指定位置是设计中最关键的部分。错误的放置会导致电路中各种热,电噪声和功率变化,从而导致PCB板故障和产品故障。较早生成的设计示意图用于确定正确的位置。设计人员遵循的最常见的组件放置顺序是:
•连接器
•电源电路
•灵敏和精密电路
•关键电路组件
•所有其他元素

然后,设计人员验证并检查初始组件放置步骤,并进行调整以简化布线并优化性能。还要根据成本和尺寸系数进行调整。充分考虑了以下因素:
•PCB组件的放置在高频组件之间具有接地隔离,电源和隔离功能
•放置具有相同方向的组件以方便组装
•打印布局以查看组件的尺寸是否匹配,以避免任何组装和机械问题

此时,通常会根据尺寸和成本重新考虑放置位置和包装尺寸,并进行更改。

5,热管理

最常见的设计问题之一是PCB的热管理。如果不考虑散热,则会导致电路性能下降,甚至损坏电路板。以下是实现高性能并牢记发热问题的一些技巧:
•将热敏感组件(如热电偶或电解电容器)远离发热组件(如二极管,电感器和电阻器)
•通过增加层数将PCB用作散热器通过多个通孔直接连接到热源的坚固接地或电源平面
•热通孔将热量从PCB的一侧散发到另一侧。具有较大的多个散热孔可降低组件的工作温度,并有助于提高可靠性。

6,接线注意事项

PCB布线设计通常是一个复杂的过程,涉及电源线设计,地线设计和其他布线注意事项。它分为单线布线,双面布线和多层布线。遵循一些技巧是一个好习惯:
•在各层之间交换布线方向。对于多层,
请在方向之间交替•保持布线和导线之间的距离均匀且相等
•允许在回线中形成小圈
•确保导线焊接顺畅
•印刷线路角在用于电路导线时应为圆角,以便密实或绝缘。高频电路

7,机械约束

在开始放置之前,请先考虑机械约束,并在嵌入式硬件设计中进行检查。有用于创建PCB的板材料,每个PCB将具有的层数,用于完成连接的铜走线,基于可用性,数量,封装类型,成本和其他确定因素的组件选择。设备或设备使用的PCB托管柜限制了PCB的形状,大小和板面积。

8,功率限制

任何大的电流尖峰或大的电压变化都可能干扰低压和电流控制电路。良好的电源设计指南应包括足够的分离,放置和耦合到其原理图中。
在PCB设计中,建议为每个电源使用共轨电源,避免在布线时出现较长的电源环路,并且走线应坚实而宽阔。PCB内部具有独立的电源平面和接地平面,同时对称且居中,有助于防止电路板弯曲。您可以放置​​一条小的阻抗路径,以降低任何电源电路干扰的风险,并有助于保护您的控制信号。可以遵循来将数字地和模拟地分开。

9,路由细节

差分信号传输不仅使用一条走线,而且使用两条走线在板上传输信号的过程。它们的大小(理想)相等,极性相反,因此在理想情况下,没有净返回电流流过地面。
使用差分信号的原因很多,例如降低EMI,具有精确的时序来确定差分对的当前逻辑状态并分离电源系统。
为了获得上述好处,建议始终并行布线差分信号走线,并在各组件之间尽可能短而直接地保持它们的距离。另外,请保持迹线的长度和宽度相等,同时使迹线对之间的间距保持恒定。

10,执行质量检查:

PCB布局和设计服务的一种很好的做法是,在签署用于生成Gerber文件的PCB设计之前,进行DFM和DFT清单检查。Gerber格式是一种开放的2D二进制矢量图像文件格式,PCB设计软​​件普遍使用该格式。它描述了PCB图像,是制造和组装最终PCB板所必需的。其中的一些清单涉及对元件放置,布线路径,预扫描的热完整性和信号完整性等的验证。

本文来自投稿,不代表魔猪智造立场,如若转载,请注明出处:https://5gintellect.cn/1464

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注

联系我们

服务热线:130-0886-1890

QR code