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一文详解电源PCB设计汇总(上篇)

PCB学习酱 2023-08-29 11:37 次阅读

《PCB设计丨电源设计的重要性》一文中,已经介绍了电源设计的总体要求,以及不同电路的相关布局布线等知识点,那么本篇内容,小编将以RK3588为例,为大家详细介绍其他支线电源的PCB设计

本次内容篇幅较长,被分成了上下两部分,感兴趣的朋友可以关注公众号【华秋DFM】,并搜索《电源PCB设计汇总(下)》继续学习。

一、电源PCB设计│VDD_CPU_BIG0/1

1、如下图(上)所示的滤波电容,原理图上靠近RK3588的VDD_CPU_BIG电源管脚绿线以内的去耦电容,务必放在对应的电源管脚背面,电容GND PAD尽量靠近芯片中心的GND管脚放置,如下图(下)所示。其余的去耦电容尽量摆放在芯片附近,而且需要摆放在电源分割来源的路径上。

wKgZomTUoK6ANLSLAAA3gjpq_Tw672.jpgwKgaomTUoK6AAuRcAAEwPmiQgaE904.jpg

2、RK3588芯片VDD_CPU_BIG0/1的电源管脚,保证每个管脚边上都有一个对应的过孔,并且顶层走“井”字形,交叉连接。如下图是电源管脚扇出走线情况,建议走线线宽10mil。

wKgZomTUoK6ANwrfAAc-z5Dh_e4390.jpg

3、VDD_CPU_BIG0/1覆铜宽度需满足芯片的电流需求,连接到芯片电源管脚覆铜足够宽。路径不能被过孔分割太严重,必须计算有效线宽,确认连接到CPU每个电源PIN脚路径都足够。

4、VDD_CPU_BIG的电源在外围换层时,要尽可能的多打电源过孔(12个及以上0.5*0.3mm的过孔),降低换层过孔带来的压降。去耦电容的GND过孔要跟它的电源过孔数量保持一致,否则会大大降低电容作用。

5、VDD_CPU_BIG电流比较大需要双层覆铜,VDD_CPU_BIG 电源在CPU区域线宽合计不得小于 300mil,外围区域宽度不小于600mil。尽量采用覆铜方式降低走线带来压降(其它信号换层过孔请不要随意放置,必须规则放置,尽量腾出空间走电源,也有利于地层的覆铜),如下图所示。

wKgZomTUoK6ARTb6AAViWqrpeqU035.jpgwKgaomTUoK6AE1IxAAZ_etBvJXw898.jpg

6、电源平面会被过孔反焊盘破坏,PCB设计时注意调整其他信号过孔的位置,使得电源的有效宽度满足要求。下图L1为电源铜皮宽度58mil,由于过孔的反焊盘会破坏铜皮,导致实际有效过流宽度仅为L2+L3+L4=14.5mil。

wKgaomTUoK6AULfZAAD0ASZYIHg782.jpg

7、BIG0/1电源过孔40mil范围(过孔中心到过孔中心间距)内的GND过孔数量,建议≧12个,如下图所示。

wKgaomTUoK6Aah0YAAJtO1rhgoA809.jpg

8、BIG电源PDN目标阻抗建议值,如下表和下图所示。

wKgZomTUoK6AKZC2AAAEkLjxxSg516.jpgwKgZomTUoK6AOvsqAAFKL6B71Xo794.jpg

二、电源PCB设计│VDD_LOGIC

1、VDD_LOGIC的覆铜宽度需满足芯片的电流需求,连接到芯片电源管脚的覆铜足够宽。路径不能被过孔分割太严重,必须计算有效线宽,确认连接到CPU每个电源PIN脚路径都足够。

2、如下图(上)所示,原理图上靠近RK3588的VDD_LOGIC电源管脚绿线以内的去耦电容,务必放在对应的电源管脚背面,电容的GND管脚尽量靠近芯片中心的GND管脚放置,如下图(下)所示。其余的去耦电容尽量摆放在RK3588芯片附近,并摆放在电源分割来源的路径上。

wKgaomTUoK6ABF7_AAGok1VuWgk980.jpgwKgaomTUoK6ALDvMAAGJV2g3JfY880.jpg

3、RK3588芯片VDD_LOGIC的电源管脚,每个管脚需要对应一个过孔,并且顶层走“井”字形,交叉连接,如下图所示,建议走线线宽10mil。

wKgZomTUoK6AXRs_AAHRCK2QDAo813.jpg

4、BIG0/1电源过孔40mil范围(过孔中心到过孔中心间VDD_LOGIC电源在CPU区域线宽不得小于120mil,外围区域宽度不小于200mil。尽量采用覆铜方式,降低走线带来压降(其它信号换层过孔请不要随意放置,必须规则放置,尽量腾出空间走电源,也有利于地层的覆铜),GND过孔数量建议≧12个。

wKgaomTUoK6AVDbtAAA89DIF19I525.jpg

5、VDD_LOGIC的电源在外围换层时,要尽可能的多打电源过孔(8个以上10-20mil的过孔),降低换层过孔带来的压降。去耦电容的GND过孔要跟它的电源过孔数量保持一致,否则会大大降低电容作用,如下图所示。

wKgZomTUoK-AFL-5AAA0KofFgVc958.jpg

6、电源过孔40mil范围(过孔中心到过孔中心间距)内的GND过孔数量,建议≧11个,如下图所示。

wKgaomTUoK-AXGtZAAZIem4-Q-A785.jpg

三、电源PCB设计│VDD_GPU

1、VDD_GPU的覆铜宽度需满足芯片的电流需求,连接到芯片电源管脚的覆铜足够宽。路径不能被过孔分割太严重,必须计算有效线宽,确认连接到CPU每个电源PIN脚的路径都足够。

2、VDD_GPU 的电源在外围换层时,要尽可能的多打电源过孔(10个以上0.5*0.3mm的过孔),降低换层过孔带来的压降。去耦电容的GND过孔要跟它的电源过孔数量保持一致,否则会大大降低电容作用。

3、如下图(上)所示,原理图上靠近RK3588的VDD_GPU电源管脚绿线以内的去耦电容务必放在对应的电源管脚背面,电容的GND PAD尽量靠近芯片中心的GND管脚放置,如下图(下)所示。其余的去耦电容尽量摆放在RK3588芯片附近,并需要摆放在电源分割来源的路径上。

wKgaomTUoK-ALdRjAAGRq6PKbRs404.jpgwKgZomTUoK-ADbDiAAEcwD-SZdc221.jpg

4、RK3588芯片VDD_GPU的电源管脚,每个管脚需要对应一个过孔,并且顶层走“井”字形,交叉连接,如下图所示,建议走线线宽10mil。

wKgZomTUoK-AFjiSAAB_kxMd3bk927.jpg

5、VDD_GPU电源在GPU区域线宽不得小于300mil,外围区域宽度不小于500mil,采用两层覆铜方式,降低走线带来压降。

wKgaomTUoK-AQwFtAAUEaCLuYvE936.jpg

6、电源过孔40mil范围(过孔中心到过孔中心间距)内的GND过孔数量,建议≧14个,如下图所示。

wKgZomTUoK-AUH8qAATJg6zrY98711.jpg

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