Những gì cần lưu ý cho bố cục của các điốt trong mô -đun giao tiếp PCB?

一, Chiến lược bố trí bảo vệ cho các điốt TVS
1. Định vị trước các nút bảo vệ
Các điốt TV cần được triển khai tại lối vào tín hiệu để tạo thành hàng rào bảo vệ đầu tiên. Lấy giao diện truyền thông rs485 làm ví dụ, một diode TV hai chiều nên được sắp xếp trong vòng 5 mm phía sau đầu nối để đảm bảo các xung ESD được kẹp trước khi vào bộ thu phát. Dữ liệu thử nghiệm của một thiết bị truyền thông công nghiệp nhất định cho thấy sau khi áp dụng bố cục này, mức độ tĩnh - của thiết bị đã được tăng từ IEC 61000-4-2 cấp 2 đến cấp 4.
2. Tối ưu hóa đường dẫn nối đất
Các điốt TVS nên được kết nối với mặt phẳng mặt đất trở kháng thấp thông qua các vias độc lập để tránh chia sẻ định tuyến với đường dẫn trở lại tín hiệu. Đối với các mô -đun giao tiếp tần số - cao, nên áp dụng cấu trúc "căn cứ sao": một miếng đệm nối đất chuyên dụng nên được thiết lập gần vị trí lắp đặt TVS, được kết nối với mặt phẳng mặt đất bên trong thông qua nhiều VIAS (đường kính lớn hơn hoặc bằng 0,3mm). Một thử nghiệm trạm gốc 5G cho thấy bố cục này có thể làm giảm 18% điện áp kẹp và bảo vệ hiệu quả các chip nhạy cảm.
3. Kiểm soát chiều dài dây
Độ dài của hệ thống dây điện từ diode TVS đến thiết bị được bảo vệ phải được điều khiển nghiêm ngặt trong vòng 50mil. Theo dữ liệu mô phỏng điện từ, cứ tăng 100 triệu chiều dài dây, độ tự cảm ký sinh sẽ tăng khoảng 3NH, dẫn đến tăng 15% -} tăng 20% ​​điện áp kẹp. Đối với các tín hiệu tốc độ cao (như USB 3.0), nên sử dụng công nghệ bù "định tuyến serpentine" để đảm bảo khớp thời gian tín hiệu.
2, Bố cục các điểm của điốt chỉnh lưu
1. Thiết kế quản lý nhiệt
Các điốt chỉnh lưu công suất cao (như 1N5822) cần tuân theo nguyên tắc "Thiết kế CO điện nhiệt": Một nhiệt thông qua mảng (đường kính 0,5mm, khoảng cách 1,0mm) được đặt bên dưới diode và nhiệt được tiến hành ở lớp bên trong của PCB thông qua đồng. Các thử nghiệm trên bộ chuyển đổi DC - DC đã chỉ ra rằng bố cục này có thể làm giảm nhiệt độ tiếp giáp 12 độ và tăng tuổi thọ của thiết bị lên hơn ba lần.
2. Tối ưu hóa đường dẫn hiện tại
Diode chỉnh lưu sẽ áp dụng thiết kế nối dây "ngắn và rộng": chiều rộng dây anode phải lớn hơn hoặc bằng 0,5mm và chiều rộng dây catốt phải lớn hơn hoặc bằng 1,0mm. Đối với các ứng dụng điện áp - cao (như nguồn điện POE), nên sử dụng một cái vát 45 độ ở góc nối dây để tránh xả corona do nồng độ điện trường. Một thử nghiệm mô -đun Ethernet gigabit nhất định cho thấy bố cục được tối ưu hóa làm giảm điện áp giảm từ 0,3V xuống 0,1V và cải thiện hiệu suất hệ thống xuống 2,3%.
3. Đối xứng bố cục
Trong một mạch chỉnh lưu cầu đầy đủ, bốn điốt phải được phân phối đối xứng ở trung tâm để đảm bảo rằng đường dẫn hiện tại có chiều dài bằng nhau. Sau khi áp dụng bố cục này, điện áp gợn của một mô-đun năng lượng DC -} nhất định giảm từ 120mV xuống 45mV, đáp ứng tiêu chuẩn loại I IEC 61000-3-2.
3, Đặc tả bố cục cho các điốt tín hiệu
1. Bảo vệ tín hiệu tốc độ cao
Đối với các tín hiệu khác biệt (như LVD), các điốt Schottky với "lưng - đến - Back" (như Bat54s) nên được sử dụng để bảo vệ quá điện áp. DIODE phải được đặt chặt chẽ so với đầu nối và sự khác biệt về chiều dài nối dây giữa các cặp vi sai nên được điều khiển trong vòng 5mL. Một bài kiểm tra mô -đun camera tốc độ - cao cho thấy bố cục này làm giảm 40% hình ảnh của hình ảnh mắt và giảm tốc độ lỗi từ 10 ⁻⁹ xuống 10 ² ².
2. Sự cô lập tín hiệu tương tự
Trong kênh đầu vào ADC, diode giới hạn (như 1N4148) nên được nối đất với nguồn tín hiệu và được phân lập từ mặt đất kỹ thuật số thông qua các hạt từ tính (100 Ω @ 100 MHz). Một thử nghiệm công cụ công nghiệp nhất định cho thấy bố cục này có thể cải thiện tín hiệu - thành - Tỷ lệ nhiễu bằng 8DB và triệt tiêu hiệu quả nhiễu nhiễu mạch kỹ thuật số.
3. Kiểm soát mật độ bố cục
Trong các kịch bản bố cục dày đặc, khoảng cách giữa các điốt sẽ đáp ứng các yêu cầu sau:
Khoảng cách giữa các thành phần theo cùng một hướng lớn hơn hoặc bằng 0,3mm
Khoảng cách giữa các thành phần hướng ngược lại lớn hơn hoặc bằng 0,13 × h +0.3 mm (h là chênh lệch chiều cao tối đa của các thành phần)
Sau khi áp dụng thông số kỹ thuật này cho một mô -đun mạng nhất định, tỷ lệ lỗi hàn giảm từ 0,8%xuống 0,15%và hiệu quả sản xuất tăng 25%.
4, Kỹ thuật bố trí cho các kịch bản ứng dụng đặc biệt
1. Ứng dụng điện tử ô tô
Trong giao diện Bus CAN, các điốt TV kép (như P6SMB18CA) nên được sử dụng để bảo vệ chế độ vi sai và nên sử dụng độ tự cảm chế độ chung (10Mh@100 MHz) triệt tiêu nhiễu chế độ chung. Một thử nghiệm ECU gắn trên xe cho thấy bố cục này có thể đạt được chứng nhận ISO 11452-2 cấp 4 cho khả năng tương thích điện từ.
2. Ứng dụng hàng không vũ trụ
Đối với thiết kế gia cố bức xạ, nên sử dụng các điốt được đóng gói bằng gốm (như 1N5711W) và nên giảm nguy cơ hiệu ứng hạt đơn nên được giảm thông qua hệ thống dây "chéo chéo". Một thử nghiệm mô -đun giao tiếp vệ tinh cho thấy bố cục này có thể làm tăng liều bức xạ theo một bậc độ lớn.
3. Ứng dụng điện tử y tế
Trong các thiết bị có thể đeo, Ultra - Các điốt dòng rò thấp (như BAS70-04) nên được sử dụng và nên được phân lập thông qua thiết kế "mặt đất nổi". Một xét nghiệm dây đeo cổ tay y tế cho thấy bố cục này có thể làm giảm dòng rò từ 0,5 μ A xuống 0,02 A, đáp ứng tiêu chuẩn IEC 60601-1.
5, Phương pháp xác minh và tối ưu hóa bố cục
1. Khai thác tham số ký sinh
Sử dụng các công cụ mô phỏng SI/PI để trích xuất độ tự cảm ký sinh (L) và điện dung ký sinh (C) của bố cục diode, đảm bảo rằng:
L × di/dt
C × DV/dt
Sau khi tối ưu hóa một mô -đun sóng 5G milimet nhất định bằng phương pháp này, chỉ số toàn vẹn tín hiệu được cải thiện 15%.
2. Phân tích mô phỏng nhiệt
Sử dụng ANSYS ICEPAK để mô phỏng nhiệt để đảm bảo rằng nhiệt độ tiếp giáp diode không vượt quá 80% giá trị định mức. Đối với các thiết bị năng lượng, cần phải xác minh liệu hiệu quả phân tán nhiệt của VIAS có đáp ứng các yêu cầu sau không:
JA (ngã ba đến điện trở với môi trường)<40 ° C/W
Một mô -đun trình điều khiển đèn LED công suất cao - đã tối ưu hóa nhiệt thông qua bố cục để giảm JA từ 55 độ C/W xuống 32 độ C/W.
3. Thiết kế cho khả năng sản xuất (DFM)
Thực hiện theo tiêu chuẩn IPC-2221 để kiểm tra bố cục, tập trung vào việc xác minh:
Kích thước pad và khớp pin thành phần
Nhãn in màn hình rõ ràng
Vị trí hợp lý của v - Cắt bảng điều khiển
Một mô -đun điện tử tiêu dùng nhất định đã được tối ưu hóa thông qua DFM, dẫn đến tăng thông lượng sản xuất từ ​​82% lên 96%.
https://www.trrsemicon.com/transistor/to/