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Introduction
En tant que concepteur de circuits imprimés, vous savez que le circuit imprimé de puissance a un rôle essentiel dans vos circuits imprimés. Vous ne pourrez comprendre son importance que lorsque vous saurez qu'il s'agit d'une couche qui distribue actuel sur l'ensemble du plateau. Le courant traverse ce plan ainsi que d'autres couches de la carte.
Les plans de puissance sont une partie essentielle des circuits imprimés, mais que font-ils exactement ? Nous avons les réponses dont vous avez besoin pour vous assurer que votre prochain circuit imprimé est à la hauteur.
Présentation du circuit imprimé Power Plane
Qu'est-ce que Power Plane dans PCB?
Le plan d'alimentation est une couche conductrice utilisée pour distribuer l'alimentation à toutes les parties de la carte. Il peut être trouvé des deux côtés d'un circuit imprimé et fournit un chemin de retour électrique pour le courant qui circule dans un circuit. Les niveaux de tension et de courant sur les plans d'alimentation sont généralement beaucoup plus élevés que ceux fournis par d'autres composants, tels que résistances or condensateurs.
Le plan d'alimentation est généralement connecté à un seul point sur la carte, appelé point de référence ou source de tension, qui peut être n'importe où entre 0V et 5V. Tous les composants se connectent alors à ce point de référence et alimentent alors Tension via leurs broches vers le circuit qu'ils contrôlent ou surveillent.
Plan de puissance dans PCB
Pourquoi utiliser des Power Planes ?
Les plans d'alimentation sont utilisés dans les cartes de circuits imprimés (PCB) pour distribuer l'énergie d'une manière similaire à la distribution de l'eau dans les différentes zones d'une ville. Les plans d'alimentation sont utilisés pour réduire la quantité de courant qui traverse d'autres couches du PCB, ce qui peut entraîner des problèmes de chaleur et des problèmes de résistance électrique.
Lors de la conception d'un circuit imprimé, il est important de prendre en compte la quantité d'énergie nécessaire à chaque composant de la carte. Ces informations doivent être fournies par le fabricant de ces composants afin que vous puissiez calculer la quantité de courant qui traversera chaque couche de votre carte. Si ces informations ne sont pas disponibles, vous devrez peut-être faire des recherches sur le type de source de courant sera utilisé avec votre produit ou la quantité de courant consommée par chaque pièce lorsqu'elle fonctionne normalement.
Types de PCB Power Plane
Si vous vous êtes déjà posé des questions sur les différents types de circuits imprimés Power Plane, nous sommes là pour vous aider. Il existe 3 types différents de PCB d'avion de puissance. Ceux-ci sont:
Types de PCB Power Plane
Plans dynamiques
Un type de carte de circuit imprimé de plan d'alimentation qui utilise un couplage dépendant de la fréquence pour transférer la puissance entre les sections de la carte. Cela permet une distribution et une gestion de l'alimentation plus efficaces que les circuits imprimés à plan d'alimentation statique traditionnels.
Plans statiques
Possède une couche de feuille de cuivre qui sert d'alimentation pour chaque couche du PCB. Les plans d'alimentation statiques agissent comme une source de courant électrique et aident à distribuer le courant dans tout le PCB.
Coupé
Il est utilisé pour les circuits imprimés qui n'ont qu'une ou deux couches et qui ont une grande surface de capuchons de cuivre sur la couche inférieure. La conception découpée ne nécessite pas de plan de masse, elle peut donc être utilisée dans toutes les situations où vous devez connecter plusieurs composants sans utiliser de plan de masse supplémentaire.
L'avantage de Power Plane
Les plans d'alimentation sont utilisés pour distribuer l'énergie électrique dans toute la carte de circuit imprimé. Les avantages de l'utilisation d'un plan d'alimentation à circuit imprimé sont les suivants :
L'avantage de Power Plane
Une plus grande capacité de transport de courant
L'avantage de l'avion motorisé sur les autres couches d'un PCB est qu'il a une plus grande capacité de transport de courant que les autres couches. Cela signifie que vous pouvez faire passer plus de courant à travers votre PCB en utilisant la couche de plan d'alimentation que si vous utilisiez une autre couche telle qu'une masse interne ou une couche de signal.
Meilleur découplage entre les circuits
Le plan d'alimentation est une partie importante d'une carte de circuit imprimé car il permet un meilleur découplage entre les circuits. Cela se fait en séparant le sol et les plans de puissance les uns des autres.
Le plan d'alimentation transporte tous les chemins à courant élevé dans la carte, tandis que le plan de masse transporte tous les chemins à faible courant. Lorsque ces deux plans sont séparés, ils offrent un meilleur découplage entre les circuits à courant élevé et à courant faible de votre carte de circuit imprimé, ce qui peut contribuer à améliorer les performances.
Chemins de retour plus courts
Les chemins de retour plus courts du plan d'alimentation aident à réduire les émissions rayonnées du PCB. En effet, les chemins plus courts ont moins de capacité et d'inductance que les plus longs, ce qui réduit la quantité d'énergie stockée dans le chemin.
De plus, des chemins de retour plus courts réduisent impédance changements causés par des variations dépendantes de la fréquence de la longueur et de la largeur des traces. Cela aide à maintenir un plat fréquence réponse sur toutes les fréquences, offrant une meilleure intégrité du signal et une meilleure immunité au bruit.
Conseils pour la conception de PCB Power Plane
Le circuit imprimé Power Plane est un type de circuit imprimé qui a la distribution de puissance sur une couche commune. Il est utilisé pour répartir l'alimentation sur l'ensemble du circuit imprimé et réduire le nombre de couches. Pour concevoir un circuit imprimé Power Plane, vous devez suivre ces conseils :
Astuce 1 - Assurez-vous d'une bonne symétrie
La première chose à faire lors de la conception d'un circuit imprimé de plan d'alimentation est d'assurer une symétrie appropriée. Lors de la conception de votre PCB, vous voulez vous assurer que chaque composant est orienté dans la même direction et que tous les composants sont alignés les uns avec les autres. Cela vous aidera à vous assurer que tous vos composants sont correctement placés et alignés, ce qui rendra l'assemblage beaucoup plus facile pour vous et votre fabricant.
La symétrie aide à maintenir l'équilibre du circuit et empêche un flux de courant excessif dans une direction. Il garantit également que le courant circule uniformément à travers le surface du circuit imprimé du plan d'alimentation, ce qui réduit la distribution de chaleur et améliore l'efficacité.
Astuce 2 - Utilisez des logiciels et des outils de mise en page inter-équipes
Lorsque vous concevez votre PCB, vous devez vous assurer que le logiciel de mise en page que vous utilisez est compatible avec les outils utilisés par toutes les autres équipes. Sinon, vous devrez exporter chaque fichier et les importer dans un autre programme, ce qui peut entraîner des erreurs. C'est pourquoi l'équipe croisée disposition les logiciels et les outils sont si importants !
Si vous travaillez avec une équipe de designers, vous pouvez utiliser des logiciels et des outils de mise en page inter-équipes pour partager des informations sur votre conception. Cela vous aidera à éviter les erreurs et à garder votre équipe sur la même page.
Astuce 3 – Fournir plusieurs domaines
Lorsque vous concevez un circuit imprimé de plan d'alimentation, l'un des meilleurs moyens de bien faire les choses consiste à fournir plusieurs domaines. Ce faisant, vous pouvez vous assurer que votre plan d'alimentation a la capacité de gérer tout le courant qui va le traverser. Vous voulez également vous assurer qu'il y a assez de place pour tout composants de montage en surface ou des composants plus grands qui devront peut-être être placés sur la carte plus tard sur la ligne.
Différence entre le plan de puissance et le plan de masse
Power Plane et Ground Plane sont deux termes souvent confondus. Ils font tous deux référence à la même chose : un plan de référence qui est utilisé pour aider à localiser un point électrique. composant ou circuit. Cependant, il existe quelques différences subtiles entre Power Plane et Ground Plane.
Plan de puissance et plan de masse
Caractéristiques du plan de puissance
Un plan d'alimentation est un autre nom pour un réseau de distribution à grande échelle au sein d'une carte de circuit imprimé. C'est une zone de cuivre qui fournit de l'énergie via plusieurs chemins plutôt qu'un seul comme avec une seule trace. Les plans de puissance sont utilisés dans les circuits à grande vitesse car ils fournissent plus de chemins pour le flux de courant que ne le font les traces uniques seules; cela aide à réduire l'inductance et la diaphonie dans ces systèmes tout en améliorant la fiabilité globale grâce à une impédance réduite entre les différentes parties d'un appareil électronique tel qu'un circuit intégré ou microprocesseur module.
Caractéristiques du plan de masse
Un plan de masse est une zone de cuivre qui est connectée à la borne de masse d'un circuit imprimé (ou ordinateur). Cette zone de cuivre sert de point de référence pour les autres composants du circuit, qui peuvent ensuite l'utiliser comme source de masse. Les avions au sol se trouvent généralement dans circuits numériques, où ils sont utilisés pour fournir une alimentation CC et une mise à la terre pour les composants numériques. Les plus grand le plan de masse, mieux il fournit la mise à la terre.
Un plan de puissance peut-il être un plan de référence ?
Oui, le plan de puissance peut être un plan de référence dans une carte de circuit imprimé. Pour que cela se produise, vous devez faire un peu de travail. Tout d'abord, vous devez définir un plan d'alimentation, puis le connecter aux autres composants de votre carte. Après cela, vous aurez créé un plan de référence pour connecter les composants avec des traces ou vias.
Plan de référence
Qu'est-ce que la capacité de transport de courant du plan d'alimentation du PCB ?
Il s'agit d'un nombre qui représente la quantité de courant pouvant être transportée par un plan d'alimentation PCB.
Dans le contexte des PCB, un plan d'alimentation est une couche de cuivre qui traverse le centre de la carte et relie tous les composants ensemble. Cette couche est généralement connectée à la terre et c'est elle qui transporte le courant de tous vos composants.
La capacité de charge actuelle de votre plan d'alimentation dépend de son épaisseur et de la quantité de courant que chaque composant doit en tirer. Plus votre plan d'alimentation est épais et/ou moins chaque composant consomme de courant, plus sa capacité de transport de courant sera élevée.
Comment calculer la capacité actuelle du plan d'alimentation PCB?
La capacité de courant du plan d'alimentation du PCB est le courant maximal autorisé qui peut traverser le plan d'alimentation d'un PCB. Il est calculé en multipliant la section transversale du conducteur de puissance par sa densité de courant admissible et en la divisant par la surface totale du plan d'alimentation du PCB.
Pour calculer la section transversale du conducteur d'alimentation, vous devrez mesurer son diamètre avec un pied à coulisse ou un micromètre. S'il a une section circulaire, vous pouvez également utiliser votre pied à coulisse pour mesurer sa circonférence, puis multiplier cette valeur par pi (3.14) pour obtenir sa circonférence divisée en 2 parties égales.
Une fois que vous avez ces chiffres, vous les branchez dans cette équation :
Zone de section = (Trace épaisseur x Largeur de trace x 1.378 [Courant maximum/oz/ft2]).
Formule de capacité actuelle
Pourquoi utiliser de gros avions ?
Dans une carte de circuit imprimé (PCB), le facteur le plus important dans la conception d'un circuit est d'avoir un plan d'alimentation bien planifié. Le plan d'alimentation est une couche de cuivre qui transfère la puissance d'une partie du PCB à une autre. Il fournit une base commune pour tous les composants sur la même couche et aide à prévenir les interférences de signal entre eux.
La taille de votre plan d'alimentation peut affecter la quantité de chaleur qu'il peut dissiper avant de tomber en panne, il est donc important de choisir la bonne taille pour votre projet. Si vous utilisez aussi petit d'un avion, vous rencontrerez des problèmes de dissipation de chaleur et de distribution d'énergie ; si vous utilisez un avion trop grand, il ne s'adaptera pas correctement à votre planche.
Résistance CC inférieure
La quantité de puissance perdue dans un circuit dépend de plusieurs facteurs, notamment le courant et la tension du circuit, ainsi que sa résistance. Lorsque vous avez une résistance élevée, cela signifie que plus de puissance sera perdue dans votre circuit. D'autre part, si vous avez une faible résistance, cela signifie que moins de puissance sera perdue.
La principale raison pour laquelle les grands plans d'alimentation peuvent aider à réduire la résistance CC est qu'ils réduisent le nombre de vias qui doivent être utilisés dans une carte de circuit imprimé. Les voies sont Métal des fiches qui relient différentes couches d'une carte de circuit imprimé (PCB) ensemble ; ceux-ci sont utilisés pour transporter des signaux d'une couche à une autre sans avoir à utiliser des fils ou des traces les uns sur les autres. Moins il y a de vias dans une conception de PCB, moins il y aura de résistance entre ces couches, ce qui entraîne moins de perte de puissance globale.
Transfert de chaleur plus important
Comme vous le savez, la chaleur est transférée d'un objet à un autre par conduction, convection ou rayonnement. Les grands avions électriques agissent comme conducteur thermique et aident au transfert de chaleur d'une partie à l'autre.
Lors de l'utilisation d'un grand plan de puissance, le transfert de chaleur est beaucoup plus efficace que lors de l'utilisation d'un petit plan de puissance. La plus grande surface du PCB permet de transférer plus de chaleur de la couche de cuivre vers l'air, ce qui aide à maintenir les températures basses pendant l'utilisation.
Conclusion
Maintenant que vous connaissez le principe général du power plane PCB, vous comprendrez mieux son importance dans la conception de votre circuit imprimé. Il est donc recommandé de prendre votre temps, de tenir compte de différents facteurs et de vous assurer du type de circuit imprimé d'avion d'alimentation qui correspond parfaitement à vos besoins.