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这5条电机驱动器设计准则,请务必掌握2

工程师
2021-06-14 17:14:24     打赏
大多数信号直接在顶层路由。电源从大容量电容器路由至底层的旁路和电荷泵电容器,同时在各层过渡之处使用多个通孔。TSSOP 和 QFN 封装的器件底层有一个较大的外露式 IC 板。该 IC 板连接至芯片的背面,用于去除器件中的热量。该 IC 板必须充分焊接至 PCB 上,以消耗功率。为沉积该 IC 板的焊膏而使用的模具开口并不一定会在 IC 数据表中详细说明。通常,SMT 工艺工程师对模具上应沉积多少焊料以及模具应使用何种图案有其自己的规则。如果使用类似于 IC 板大小的单个开口,则会沉积大量焊膏。这样可能会因焊料熔化时的表面张力而导致器件被抬起。另一个问题是焊料空洞(焊料区域内的空腔或缺口)。在回流焊过程中,焊剂的挥发性成分蒸发或沸腾时,就会出现焊料空洞。这可能会导致焊料被推出焊接点。为解决这些问题,针对面积大于约 2 平方毫米的 IC 板,焊膏通常沉积在几个小的方形或圆形区域。将焊膏分成更小的区域可使焊剂的挥发性成分更易于逸散出焊膏,而不会使焊料移位。QFN 封装的该焊料模有四个小开口,用于沉积中央IC 板上的焊膏。SOT-23 和 SOIC 封装标准的引线封装(如 SOIC 和 SOT-23 封装)通常用于低功率电机驱动器中。为了充分提高引线封装的功耗能力,采用“倒装芯片引线框架”结构。在不使用接合线的情况下,使用铜凸点和焊料将芯片粘接至金属引线,从而可通过引线将热量从芯片传导至 PCB。倒装芯片引线框架结构有助于充分提高引线封装的功耗能力。通过将较大的铜区域连接至承载较大电流的引线,可优化热性能。在电机驱动器 IC 上,通常电源、接地和输出引脚均连接至铜区域。如下图所示为“倒装芯片引线框架”SOIC 封装的典型 PCB 布局。引脚 2 为器件电源引脚。请注意,铜区域置于顶层器件的附近,同时几个热通孔将该区域连接至 PCB 背面的铜层。引脚 4 为接地引脚,并连接至表层的接地覆铜区。引脚 3(器件输出)也被路由至较大的铜区域。倒装芯片 SOIC PCB 布局请注意,SMT 板上没有热风焊盘;它们牢牢地连接至铜区域。这对实现良好的热性能至关重要。QFN 和 TSSOP 封装TSSOP 封装为长方形,并使用两排引脚。电机驱动器 IC 的 TSSOP 封装通常在封装底部带有一个较大的外露板,用于排除器件中的热量。TSSOP 封装通常在底部带有一个较大的外露板,用于排除热量。QFN 封装为无引线封装,在器件外缘周围带有板,器件底部中央还带有一个更大的板。这个更大的板用于吸收芯片中的热量。为排除这些封装中的热量,外露板必须进行良好的焊接。外露板通常为接地电位,因此可以接入 PCB 接地层。在理想情况下,热通孔直接位于板区域。在的 TSSOP 封装的示例中,采用了一个 18 通孔阵列,钻孔直径为 0.38 mm。该通孔阵列的计算热阻约为 7.7°C/W。采用了一个 18 热通孔阵列的 TSSOP 封装 PCB 布局通常,这些热通孔使用 0.4 mm 及更小的钻孔直径,以防止出现渗锡。如果 SMT 工艺要求使用更小的孔径,则应增加孔数,以尽可能保持较低的整体热阻。除了位于板区域的通孔,IC 主体外部区域也设有热通孔。在 TSSOP 封装中,铜区域可延伸至封装末端之外,这为器件中的热量穿过顶部的铜层提供了另一种途径。QFN 器件封装边缘四周的板避免在顶部使用铜层吸收热量。必须使用热通孔将热量驱散至内层或 PCB 的底层。采用9个热通孔的 QFN 封装 PCB 布局图中的 PCB 布局所示为一个小型的 QFN (4 × 4 mm) 器件。在外露板区域中,只容纳了九个热通孔。因此,该 PCB 的热性能不及 TSSOP 封装。倒装芯片 QFN 封装倒装芯片 QFN (FCQFN) 封装与常规的 QFN 封装类似,但其芯片采取倒装的方式直接连接至器件底部的板上,而不是使用接合线连接至封装板上。这些板可以置于芯片上的发热功率器件的反面,因此它们通常以长条状而不是小板状布置。这些封装在芯片的表面采用了多排铜凸点粘接至引线框架。FCQFN 封装在芯片的表面采用了多排铜凸点粘接至引线框架小通孔可置于板区域内,类似于常规 QFN 封装。在带有电源和接地层的多层板上,通孔可直接将这些板连接至各层。在其他情况下,铜区域必须直接连接至板,以便将 IC 中的热量吸入较大的铜区域中。下图器件具有较长的电源和接地板,以及三个输出口。请注意,该封装只有 4 × 4 mm 大小。FCQFN封装IC的 PCB 布局器件左侧的铜区域为功率输入口。这个较大的铜区域直接连接至器件的两个电源板。三个输出板连接至器件右侧的铜区域。注意铜区域在退出板之后尽可能地扩展。这样可以充分将热量从板传递到环境空气中。同时,注意器件右侧两个板中的数排小通孔。这些板均进行了接地,且 PCB 背面放置了一个实心接地层。这些通孔的直径为 0.46 mm,钻孔直径为 0.25 mm。通孔足够小,适合置于板区域内。综上所述,为了使用电机驱动器 IC 实施成功的 PCB 设计,必须对 PCB 进行精心的布局。因此,本文提供了一些实用性的建议,以期望可以帮助 PCB 设计人员实现PCB板良好的电气和热性能。





关键词: 电机     驱动器     设计     准则    

工程师
2021-06-14 17:16:52     打赏
2楼

干货


工程师
2021-06-14 17:34:41     打赏
3楼

感谢楼主分享


工程师
2021-06-14 19:54:32     打赏
4楼

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