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在我之前的帖子中，我們拼湊了一個系統，找到了我們的組件，征服了強大的原理圖，并進行了審查、審查和審查。許多人會稱他們的設計部分完成，將原理圖交給布局工程師，并在等待 PCB 時喝杯咖啡。但是，不要放棄！布局是我們物理實例化原理圖的地方，它是各種常見錯誤的根源。在這篇文章中，我將向您介紹這些常見的布局錯誤以及它們的修復方法。知道其中許多技巧都是工程經驗法則，有關 PCB 布局設計的更多詳細信息，您可以在網絡上查看大量可用資源。

以下是德州儀器關于正確 PCB 布局實踐和設計的一些應用說明……

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我們今天要討論的三個常見錯誤是……

· 與 PowerPAD（Thermal Pad）的不正確連接

· 大電流線路的走線尺寸不當

· 大/高阻抗電流回路

*圖像注釋：紅色 = 頂部銅層，藍色 = 底部銅層，器件 = DRV8711

1. PowerPAD（導熱墊）連接不當

今天，許多設備都有一個PowerPAD（IC 底部的外露銅焊盤），以改善內部硅的散熱。這在通常具有集成功率 MOSFET的電機驅動器、放大器、電源轉換器等中尤為重要。這些功率 MOSFET 產生的熱量（與 R DS(ON)和流經 FET 的電流直接相關）必須從硅中轉移出去，以保持高水平的性能并避免損壞。通常，該焊盤錯誤地未焊接或連接到 PCB 上的隔離銅。我們將使用DRV8711，步進電機預驅動器，作為下面的示例，說明該做什么和不該做什么。

別！

PCB 上沒有放置 PowerPAD 著陸區。阻焊劑會將 PowerPAD 與 PCB 上的銅隔離（無散熱能力）。

別！

PowerPAD 連接到隔離銅平面（最小散熱能力）。兩條跡線切斷了頂部銅平面，并且沒有通孔連接到底部銅平面。

做！

PowerPAD 通過推薦的通孔焊盤圖案連接到頂層和底層的開放銅平面（參見數據表）。

2. 大電流線路的走線尺寸不當

適當調整銅跡線以處理電流負載是 PCB 布局設計的關鍵組成部分。許多因素會影響此計算，包括您所需的溫升、散熱能力和走線處理負載的時間。使用的一般經驗法則是 10 密耳（走線寬度）/安培（使用 2 盎司銅）。這是最低限度的規則。對于關鍵布線和設計，您將需要花費更多時間來確定 PCB 的理想走線寬度。

別！

5A 電源走線尺寸為 10 密耳（太窄）。

做！

5A 電源走線尺寸合適（恰到好處）。

3.  長而高阻抗的電流回路

我們今天要討論的最后一個主題是冗長的高阻抗電流回路。這些可以出現在各種地方的設計中。對于不良電流環路，我們看到的第一個常見錯誤是內部穩壓器的去耦電容。去耦電容應放置在穩壓器輸出的器件引腳附近，與器件 GND 引腳的返回路徑較短。

在 DRV8711 上，我們看到 V5 和 VINT（C5 和 C6）穩壓器上有兩個去耦電容器。

別！

有一個用于去耦電容器的長電流回路。在通過 PowerPAD 并進入 DRV8711 的 GND 引腳之前，電容器的 GND 網絡在 PCB 周圍形成了很長的路徑。

做！

使用緊湊的低阻抗電流回路來去耦電容器。電容器的 GND 網絡直接連接到 DRV8711 的 GND 引腳。

對于步進電機驅動器，通常在每個 H 橋的低端都有一個檢測電阻。在具有集成功率 MOSFET 的電機驅動器（甚至是具有外部功率 MOSTFET 的驅動器）中，人們經常忘記該檢測電阻器是從電機返回電源的高電流的主要返回路徑。

下面我們看到了由 DRV8711 驅動的兩個外部 H 橋 (Q1-Q4) 的電流返回路徑（通過 R1 和 R2，檢測電阻器）。

別！

具有用于高電流路徑的長電流回路。下面，高電流路徑通過 DRV8711，繞過各種接頭到達 MCU（可能會干擾 ADC、SPI 線路和 GPIO），然后最終返回電源。

做！

為高電流路徑使用緊湊的低阻抗電流環路。在這里，檢測電阻器立即通過底層，低阻抗走線將電流直接輸送回電源。

額外的信用！

問題：在最后一張圖片中，有一個相當常見的錯誤違反了我剛剛列出的這三個規則之一。你能找到嗎？這個并不像我在這里給出的例子那么明顯，并且與我們每天看到的更相似。

提示：它與檢測電阻有關，此板的設計可實現 8A 的峰值電流。

答：兩個檢測電阻器利用熱釋放，這是 Altium 的默認設置。熱釋放默認寬度為 10 密耳，即使有 4 個輻條，這仍然不足以承載本設計中規定的峰值電流。

下一次，我們將介紹布局設計中的一些關鍵錯誤，包括不正確的接地技術、不良的元件布局和不良的信號路由。