PCB Power Plane:mejores prácticas

Una de las mejores formas de mejorar su placa de circuito impreso (PCB) multicapa es mediante el uso de planos de potencia. Al emplear planos de potencia en su PCB, puede utilizar rutas de retorno más cortas, recibir un mejor desacoplamiento entre circuitos y lograr una mayor capacidad de corriente. Si está interesado en aprovechar al máximo su PCB, conozca las mejores formas de implementar planos de potencia.

Este artículo cubre la definición de planos de potencia, cómo se usan en PCB y las mejores prácticas para usar planos de potencia con PCB.

¿Qué es un avión a motor?

Un plano de potencia es un plano plano de cobre diseñado para darle a su PCB un suministro constante de voltaje. Los planos de potencia están conectados a las fuentes de alimentación, de forma muy parecida a como los planos de tierra se conectan a la conexión a tierra de una fuente de alimentación. Estos planos de potencia suministran energía a los componentes a través del contacto con una vía que presenta un rastro.

Por lo general, solo encontrará planos de potencia en PCB con más de tres capas. Esta tendencia de usar planos de potencia en placas con más capas se debe en parte a los mayores beneficios de usar planos de tierra para placas de dos capas en lugar de planos de potencia. Dado que los planos de tierra estables utilizan pistas para suministrar energía a una fuente de energía, tienden a ser una mejor opción para placas de dos capas.

El uso de planos de potencia en tableros con más de tres capas o más es una mejor práctica de la industria de emplear capas en números pares al crear apilamientos de varias capas. Cuando una pila tiene un número impar de capas, crea una construcción asimétrica que a menudo causa defectos estructurales, como deformaciones y torceduras.

¿Cómo se utilizan los planos de potencia en una PCB?

Mientras que los tableros de dos capas pueden beneficiarse de los planos de tierra con trazas y pistas, la mayoría de los tableros de cuatro o más capas pueden beneficiarse significativamente de los planos de potencia. Algunas de las principales formas en que se utilizan los planos de potencia en las PCB para brindar mayores ventajas que las que tienen trazas incluyen:

• Mayor capacidad de carga de corriente: Las trazas tienden a tener dificultades para manejar corrientes más grandes, lo que da como resultado que las PCB tengan temperaturas de funcionamiento más altas. Por el contrario, los planos de potencia ayudan a que las PCB tengan temperaturas de funcionamiento más bajas, ya que tienen una mayor capacidad de carga de corriente.
• Rutas de retorno más cortas: Otra forma en que las placas de circuito impreso pueden beneficiarse de los planos de potencia son sus rutas de retorno más cortas que las que se utilizan con trazas. Estas rutas de retorno más cortas hacen que sea mucho más conveniente para el plano de potencia alimentar el circuito, ya que puede seguir fácilmente la vía conectando el carril de potencia y la capa de señal. Al tener rutas de retorno más cortas, una PCB recibirá un mejor rendimiento de compatibilidad electromagnética (EMC).
• Mejor desacoplamiento entre circuitos: Los planos de potencia se usan regularmente en PCB en lugar de trazas porque proporcionan un mejor desacoplamiento entre circuitos. Este desacoplamiento mejorado ayuda a evitar que el ruido y la energía se propaguen de un circuito a otro en la fuente de alimentación.

Mejores prácticas en el diseño de aviones de potencia

Si está interesado en usar planos de potencia para sus PCB, querrá comprender las mejores prácticas para el diseño de planos de potencia. Al confiar en algunas de las estrategias más comunes para los diseños de aviones de potencia, puede disipar mejor el calor y producir una construcción más simétrica. Estas son las mejores prácticas para los diseños de PCB de power plane:

Diseñe los planos de potencia para una disipación de calor adecuada

Una PCB multicapa debe tener una disipación de calor adecuada para garantizar que no se sobrecaliente ni se descomponga. Cuando tiene una placa multicapa con planos de potencia, es una buena idea utilizar la partición de planos. También puede confiar en varias vías, ya que esta estrategia de diseño puede mejorar la partición de planos. Con estas estrategias, puede disipar el calor de la placa de circuito impreso de manera más efectiva mientras emplea planos de potencia.

Usar varios dominios

Una placa de circuito impreso de una sola capa generalmente solo necesita un único dominio de energía para alimentar sus componentes cuando estos componentes tienen requisitos de voltaje idénticos. Para diseños de PCB más complejos y densos con planos de potencia, la mejor práctica es utilizar múltiples dominios. Por ejemplo, los puertos de E/S de una PCB pueden tener requisitos de voltaje diferentes a los de las unidades de microcontrolador, lo que requiere que tenga en cuenta ambos voltajes dividiendo el plano de referencia.

Si bien tener múltiples dominios puede ayudarlo a ahorrar espacio y garantizar que cada componente tenga la potencia adecuada, aún puede encontrarse con problemas de EMC, mayor ruido y diafonía. Los principales fabricantes separarán los circuitos de alta potencia, analógicos y digitales de su placa de circuito impreso de potencia para reducir las posibilidades de efectos negativos. También pueden separar los rieles de alimentación de cada circuito en la PCB y omitir el plano de alimentación para recibir un enrutamiento más eficiente. Esta opción de diseño requiere el uso de un plano de tierra para absorber el ruido y acortar las rutas de retorno.

Asegúrese de que las placas multicapa tengan simetría

Cuando diseñe una PCB multicapa, querrá que tenga la simetría adecuada. Sus aviones de poder juegan un papel importante para garantizar esta simetría. Por ejemplo, una placa de cuatro capas necesitará tener dos planos de alimentación internos. Esta estrategia de diseño es especialmente útil para PCB de dos caras con componentes montados en las capas inferior y superior. Tenga en cuenta que tendrá que confiar en las trazas para obtener devoluciones de su PCB cuando utilice varios planos de potencia.

Colabore entre equipos con software de diseño y las mejores herramientas de diseño

Otra práctica recomendada para producir PCB de plano de potencia es usar un software de diseño que le permita colaborar entre equipos. Tener un software en su esquina puede ayudarlo a establecer las dimensiones de capa correctas, organizar la acumulación de manera adecuada con el diseño de plano de potencia correcto y seleccionar los mejores materiales. El software de diseño de alta calidad también puede ayudarlo a determinar las mejores ubicaciones, tamaños, números y tipos de vías.

El uso de software de colaboración entre equipos ayuda a garantizar que utilice los mejores diseños posibles. Este software también puede ayudarlo a simular sus diseños de manera más efectiva y analizarlos para crear la mejor ubicación y construcción del plano de potencia. Puede complementar este software utilizando herramientas de diseño efectivas para facilitar aún más el proceso.

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