Power Plane PCB: parte essencial de suas placas de circuito

Introdução

Como projetista de placas de circuito, você está ciente de que o PCB do plano de energia tem um papel essencial em suas placas de circuito. Você só conseguirá entender sua importância quando souber que é uma camada que distribui o atual ao longo de todo o tabuleiro. A corrente passa por este plano, bem como por outras camadas da placa.

Os planos de energia são uma parte essencial das placas de circuito, mas o que exatamente eles fazem? Temos as respostas de que você precisa para garantir que sua próxima placa de circuito esteja funcionando perfeitamente.

Introdução ao Power Plane PCB

Introdução ao Power Plane PCB

O que é Power Plane em PCB?

O plano de energia é uma camada condutora que é usada para distribuir energia para todas as partes da placa. Ele pode ser encontrado em ambos os lados de um PCB e fornece um caminho de retorno elétrico para a corrente que flui através de um circuito. Os níveis de tensão e corrente nos planos de energia são normalmente muito mais altos do que os fornecidos por outros componentes, como resistores or capacitores.

O plano de energia geralmente é conectado a um único ponto na placa, chamado de ponto de referência ou fonte de tensão, que pode estar entre 0V e 5V. Todos os componentes então se conectam a este ponto de referência e então fornecem Voltagem através de seus pinos para qualquer circuito que estejam controlando ou monitorando.

Plano de energia em PCB

Plano de energia em PCB

Por que usar aviões de força?

Os planos de energia são usados ​​em placas de circuito impresso (PCBs) para distribuir energia de maneira semelhante à distribuição de água em diferentes áreas de uma cidade. Os planos de energia são usados ​​como uma forma de reduzir a quantidade de corrente que percorre outras camadas do PCB, o que pode levar a problemas de calor e problemas de resistência elétrica.

Ao projetar um PCB, é importante considerar quanta energia será necessária para cada componente da placa. Essas informações devem ser fornecidas pelo fabricante desses componentes para que você possa calcular quanta corrente passará por cada camada de sua placa. Se esta informação não estiver disponível, você pode precisar fazer alguma pesquisa sobre que tipo de fonte de energia será usado com seu produto ou quanta corrente cada peça consome quando está operando normalmente.

Tipos de PCB de plano de energia

Se você já se perguntou sobre os diferentes tipos de PCBs de power plane, estamos aqui para ajudar. Existem 3 tipos diferentes de PCBs de plano de energia. Esses são:

Tipos de PCB de plano de energia

Tipos de PCB de plano de energia

Planos Dinâmicos

Um tipo de placa de circuito impresso de plano de energia que usa acoplamento dependente de frequência para transferir energia entre as seções da placa. Isso permite uma distribuição e gerenciamento de energia mais eficientes do que os PCBs de plano de energia estáticos tradicionais.

Planos estáticos

Possui uma camada de folha de cobre que atua como fonte de alimentação para cada camada do PCB. Os planos de energia estática atuam como uma fonte de corrente elétrica e ajudam a distribuir a corrente por toda a placa de circuito impresso.

Cortar fora

É usado para placas de circuito que possuem apenas uma ou duas camadas e que possuem uma grande área de cobre na camada inferior. O projeto de recorte não requer um plano de aterramento, portanto, pode ser usado em qualquer situação em que você precise conectar vários componentes sem usar um plano de aterramento adicional.

Vantagem do Power Plane

Os planos de energia são usados ​​para distribuir energia elétrica por toda a placa de circuito impresso. As vantagens de usar um plano de alimentação de placa de circuito impresso são as seguintes:

Vantagem do Power Plane

Vantagem do Power Plane

Maior capacidade de carga atual

A vantagem do plano de energia sobre outros camadas de um PCB é que ele tem uma capacidade de carga de corrente maior do que outras camadas. Isso significa que você pode passar mais corrente através do seu PCB usando a camada de plano de energia do que se estivesse usando outra camada, como um aterramento interno ou camada de sinal.

Melhor desacoplamento entre circuitos

O plano de energia é uma parte importante de uma placa de circuito impresso porque fornece melhor desacoplamento entre os circuitos. Isso é feito separando os planos de terra e de energia um do outro.

O plano de energia carrega todos os caminhos de alta corrente na placa, enquanto o plano de terra carrega todos os caminhos de baixa corrente. Quando esses dois planos são separados, eles fornecem um melhor desacoplamento entre os circuitos de alta e baixa corrente em sua placa de circuito impresso, o que pode ajudar a melhorar o desempenho.

Caminhos de retorno mais curtos

Os caminhos de retorno mais curtos do plano de energia ajudam a reduzir as emissões irradiadas do PCB. Isso ocorre porque os caminhos mais curtos têm menos capacitância e indutância do que os mais longos, o que reduz a quantidade de energia armazenada no caminho.

Além disso, caminhos de retorno mais curtos reduzem impedância mudanças causadas por variações dependentes da frequência no comprimento e largura do traço. Isso ajuda a manter um plano freqüência resposta em todas as frequências, proporcionando melhor integridade de sinal e imunidade a ruídos.

Dicas para projetar Power Plane PCB

Power plane PCB é um tipo de PCB que tem a distribuição de energia em uma camada comum. É usado para distribuir energia por toda a placa de circuito e reduzir o número de camadas. Para projetar um PCB de plano de energia, você deve seguir estas dicas:

Dica 1 - Garanta a Simetria Adequada

A primeira coisa que você deve fazer ao projetar um PCB de plano de energia é garantir a simetria adequada. Ao projetar seu PCB, você deseja garantir que todos os componentes estejam voltados para a mesma direção e que todos os componentes estejam alinhados entre si. Isso ajudará a garantir que todos os seus componentes estejam posicionados e alinhados corretamente, o que tornará a montagem muito mais fácil para você e para o fabricante.

A simetria ajuda a manter o circuito equilibrado e evita o fluxo excessivo de corrente em uma direção. Ele também garante que a corrente flua uniformemente através do à superfície dos talhos, do plano de energia PCB, o que reduz a distribuição de calor e melhora a eficiência.

Dica 2 – Use ferramentas e software de layout entre equipes

Ao projetar seu PCB, você deve certificar-se de que o software de layout usado seja compatível com as ferramentas usadas por todas as outras equipes. Caso contrário, você terá que exportar cada arquivo e importá-los para outro programa, o que pode levar a erros. É por isso que cross-team traçado software e ferramentas são tão importantes!

Se você estiver trabalhando com uma equipe de designers, poderá usar software e ferramentas de layout entre equipes para compartilhar informações sobre seu design. Isso ajudará você a evitar erros e manter sua equipe na mesma página.

Dica 3 – Forneça vários domínios

Quando você está projetando um PCB de plano de energia, uma das melhores maneiras de acertar é fornecer vários domínios. Ao fazer isso, você pode garantir que seu plano de energia tenha capacidade para lidar com toda a corrente que passará por ele. Você também quer ter certeza de que há espaço suficiente para qualquer componentes de montagem em superfície ou componentes maiores que podem precisar ser colocados na placa mais tarde na linha.

Diferença entre plano de energia e plano de solo

Power Plane e Ground Plane são dois termos que muitas vezes são confundidos. Ambos se referem à mesma coisa - um plano de referência usado para ajudar a localizar um componente ou circuito. No entanto, existem algumas diferenças sutis entre o Power Plane e o Ground Plane.

Plano de energia e plano de solo

Plano de energia e plano de solo

Recursos do Power Plane

Um plano de energia é outro nome para uma rede de distribuição em larga escala dentro de uma placa de circuito impresso. É uma área de cobre que fornece energia através de vários caminhos, em vez de apenas um com um único traço. Planos de energia são usados ​​em circuitos de alta velocidade porque fornecem mais caminhos para o fluxo de corrente do que apenas traços únicos; isso ajuda a reduzir a indutância e diafonia nesses sistemas, ao mesmo tempo em que melhora a confiabilidade geral por meio da redução da impedância entre diferentes partes de um dispositivo eletrônico, como um circuito integrado ou microprocessador módulo.

Características do Plano Terrestre

Um plano de aterramento é uma área de cobre conectada ao terminal de aterramento em uma placa de circuito (ou computador). Essa área de cobre atua como ponto de referência para outros componentes do circuito, que podem usá-la como fonte de aterramento. Planos de terra são geralmente encontrados em circuitos digitais, onde são usados ​​para fornecer energia CC e aterramento para componentes digitais. o maior o plano de terra, melhor será o aterramento.

Um plano de energia pode ser um plano de referência?

Sim, o plano de potência pode ser um plano de referência em uma placa de circuito impresso. Para fazer isso acontecer, você precisa fazer algum trabalho. Primeiro, você deve definir um plano de energia e, em seguida, conectá-lo a outros componentes em sua placa. Feito isso, você terá criado um plano de referência para conectar componentes junto com traços ou vias.

Plano de Referência

Plano de Referência

O que é a capacidade de transporte de corrente do plano de energia PCB?

Este é um número que representa quanta corrente pode ser transportada por um plano de energia PCB.

No contexto das PCBs, um plano de energia é uma camada de cobre que passa pelo centro da placa e conecta todos os componentes. Essa camada geralmente é conectada ao terra e é o que transporta a corrente de todos os seus componentes.

A capacidade de carga atual do seu plano de energia depende de quão grosso ele é e quanta corrente cada componente precisa extrair dele. Quanto mais espesso for o seu plano de energia e/ou quanto menos corrente cada componente consumir, maior será sua capacidade de carga de corrente.

Como calcular a capacidade atual do plano de energia do PCB?

A capacidade de corrente do plano de energia da PCB é a corrente máxima permitida que pode fluir através do plano de energia de uma PCB. É calculado multiplicando a área da seção transversal do condutor de energia por sua densidade de corrente permitida e dividindo-a pela área total do plano de energia do PCB.

Para calcular a área da seção transversal do condutor de energia, você precisará medir seu diâmetro com um paquímetro ou micrômetro. Se tiver uma seção transversal circular, você também pode usar seu paquímetro para medir sua circunferência e depois multiplicar esse valor por pi (3.14) para obter sua circunferência dividida em 2 partes iguais.

Depois de obter esses números, você os conectará a esta equação:

Área da seção transversal = (Traço espessura x Largura do traço x 1.378 [Corrente máxima/oz/ft2]).

Calcular a capacidade atual do plano de energia do PCB

 Fórmula de capacidade atual

Por que usar aviões grandes?

Em uma placa de circuito impresso (PCB), o fator mais importante no projeto de um circuito é ter um plano de energia bem planejado. O plano de energia é uma camada de cobre que transfere energia de uma parte do PCB para outra. Ele fornece um aterramento comum para todos os componentes na mesma camada e ajuda a evitar interferência de sinal entre eles.

O tamanho do seu plano de energia pode afetar a quantidade de calor que ele pode dissipar antes de falhar, por isso é importante escolher o tamanho certo para o seu projeto. Se você usa também pequeno de um avião, você terá problemas com dissipação de calor e distribuição de energia; se você usar um avião muito grande, ele não caberá corretamente na sua prancha.

Menor resistência DC

A quantidade de energia perdida em um circuito depende de vários fatores, incluindo a corrente e a tensão do circuito, bem como sua resistência. Quando você tem alta resistência, significa que mais energia será perdida em seu circuito. Por outro lado, se você tiver baixa resistência, significa que menos energia será perdida.

A principal razão pela qual grandes planos de energia podem ajudar a diminuir a resistência DC é porque eles reduzem o número de vias que precisam ser usadas em uma placa de circuito. Vias são metal plugues que conectam diferentes camadas de uma placa de circuito impresso (PCB); estes são usados ​​para transportar sinais de uma camada para outra sem ter que usar fios ou traços uns sobre os outros. Quanto menos vias houver em um projeto de PCB, menos resistência haverá entre essas camadas, o que resulta em menos perda de energia geral.

Maior transferência de calor

Como você sabe, o calor é transferido de um objeto para outro por meio de condução, convecção ou radiação. Grandes planos de energia atuam como condutores térmicos e ajudam na transferência de calor de uma parte para outra.

Ao usar um grande plano de energia, a transferência de calor é muito mais eficiente do que ao usar um pequeno plano de energia. A maior área de superfície do PCB permite que mais calor seja transferido da camada de cobre para o ar, o que ajuda a manter as temperaturas baixas durante o uso.

Conclusão

Agora que você conhece o princípio geral do PCB do plano de energia, entenderá melhor sua importância no projeto da placa de circuito. Portanto, é recomendável levar o seu tempo, considerar diferentes fatores e certificar-se de que tipo de PCB de plano de energia se adapta perfeitamente às suas necessidades.

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