2019物联网开发者大会 12.06 北京北辰洲际酒店→ 报名参会 ←
电子产品世界 » 论坛首页 » 综合技术 » PCB与EMC » 说好不哭,直到电流“烧”红了过孔……

共2条 1/1 1 跳转至

说好不哭,直到电流“烧”红了过孔……

菜鸟
2019-09-25 18:24:22    评分

一博科技自媒体高速先生原创文 | 姜杰

不走寻常路的电流是PCB设计中的“刺头”,有时明明给它铺好了阳关道,它却偏偏要走独木桥,让人欲哭无泪。


就像高速先生之前遇到的一个案例,电源输出过孔排列的整整齐齐,虚位以待,电流偏偏舍近求远,就挑了几个你意想不到的过孔硬刚到底。


供电模块VRM与用电端SINK的相对位置如下。


其中,VRM采用DC-DC开关电源,DC-DC外围电感L5电源输出管脚附近的过孔分布均匀,内圈过孔与管脚的间距d1=d2=d3(局部放大图如下)。



看起来似乎没啥毛病,按照预期,电流至少会在离L5电源输出管脚最近的内圈过孔上均匀分布。不过,再一想SINK端与VRM端的相对位置,有些朋友开始犯嘀咕了,电流都是喜欢走捷径(电阻较小的路径)的,那么,离SINK端更近的左下方的过孔通流会不会多点呢?高速先生一开始也是这么想,但是仿真的结果却让人大跌眼镜:过孔电流分布图显示,在电流流向的反方向(白色方框区域),有几个过孔通流较大,这是怎么回事?!



打破砂锅问到底是高速先生的一贯风格。通过仔细分析过孔载流,发现过孔通流除了与电源输出管脚的间距有关系,似乎与过孔阵列的缺口方向也存在某种神秘的关联。


大胆假设,小心求证,困难看淡,说干就干。先把模型简化,删除板上其它器件和走线,保留内层电源、地平面的连接,同时,将VRM用一端电源输出、另一端接地的电容代替,调整VRM与SINK的相对位置。简化后的模型如下。


简化模型的VRM端过孔电流分布已初露端倪,似乎能看出点趋势来了。



为了能进一步说明问题,我们继续调整过孔阵列的缺口方向,比较过孔载流的情况。



只看阵列缺口对称时的情况似乎还不够全面,那就再看看不对称时的载流。



想必各位已经看出规律了:在电源输出过孔与管脚间距相同的情况下,最靠近阵列缺口的过孔载流最大。为什么会出现这种现象呢?


不妨再来看看电流密度图。以左侧的电源输出管脚为例,一开始电流以管脚为中心向四周均匀发散,对于有过孔分布的三个方向,电流会迅速找到最近的过孔,流向内层电源平面。而从过孔阵列缺口溜出来一部分电流,遭遇大概是这样的:出发时扫眼一看,一马平川,前方全是铜皮,没有过孔挡路,好嗨哟,跑着跑着发现没路了,不知谁喊了一嗓子:“此路不通,拐啦拐啦!”于是,逃窜出来的大部分电流又猛打方向,掉头钻进了离缺口最近的过孔。


这么一折腾,出现阵列缺口附近过孔载流最大的现象也就不足为奇了。






关键词: PCB 仿真 绿油 测试    

菜鸟
2019-09-25 23:49:16    评分
2楼

太有才了


共2条 1/1 1 跳转至

回复

匿名不能发帖!请先 [ 登陆 注册 ]