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  • APU的Vsense引脚的作用

    JACK学习文档推荐:

    1. 开关电源PCB布局注意事项
    2. 开关电源PCB布线注意事项

    一.Sense电压检测(FB)

    “Sense+”和“Sense-”,就是四线制中的电压检测线,high-sense 和low-sense分别连接远端负载的正负极,监测电源电压,抵消长距离传输线引起的电压损耗。这两个Sense接线端的作用简而言之就是调整Output至负载端的输出电源。

    我们分析下原因,由于从电源Output端到负载的线缆存在阻抗(实际非常小,从阻值上看可以忽略),这就会引起在线缆两端产生压降,好比在理想的导线之间加了一个非常小的电阻。通常大电压或者小电流的电路就忽略。像CPU,显卡、南桥等电流很大电压又很小(对阻抗很敏感)的要求精确电源或者线缆很长的场合,就需要Remote Sense发挥作用了,我们用Sense+和Sense-同样连接到负载的输入端,去补偿Output线缆产生的压降(原理其实十分简单)。典型的Sense补偿范围是0.3~1V,但最好还是查看仪器手册来确定这个补偿范围是否能满足实际应用的要求。如果电缆上的电压降超过Sense的范围,也有简单办法解决。1.可以通过减少电缆的长度 。2.增加电缆导体的尺寸来弥补。在实际应用里,最好使用屏蔽双绞线来获得最佳的补偿效果。

    (1)远端监测:一般CPU、NB、PCH、DDR等大电流精确动态的电压,都是差分-+Sense远端电压监测(就是负载端)

    (2)近端反馈:一般像1.8A、3.3A、5A等就是近端反馈FB.(近端反馈就是用电阻分压和IC里面设定的参考电压Vref通过比较器作比较)

    近端Vsens脚是 取样电压脚. 由采样电路送过来的信号,经这脚再到IC内部的比较电路来分析.再由Isense脚送出脉宽信号来控制开关管.

    1.Remote Sense

    2.近端FB

     

    有人会问,那我不使用Sense补偿呢?该如何处理这两个接线端?

    答案是:可以将Sense+和Sense-分别接到电源输出的Output+和Output-端,有些仪器还有Local Sense,也可以。一般电源仪器默认出厂就是Local模式。



    Layou规则:

    1.PCB 中,power部分的两条sense线为什么要靠的很近

    靠的近等于在上面加了个电容。且不易受到外界干扰,环路小,也不会干扰其他的元件正常工作

    (1)等于在上面加了个电容”,这个电容有什么作用了?

    相当于加的滤波电容,使得电源部分电平更平稳。

    2.开关电源的sense为什么不要直接与平面层连接

    当然是为了避免开关噪声的干扰。开关电源的电流回路流经L,C后返回GND,设计上此回路的面积是越小越好。VFB要求从C端引到IC引脚,是因为C端输出后端的电压才是稳定的设计电压,从其他点引回去的,或多或少会不稳定,反馈不稳定就会造成电路的震荡更厉害。这根反馈的走线,尽量不和L走在同层,更不能走在L的下面,建议打via换层走线到pin。 

    3.PCB电源线规则

     
    元件布局基本规则
    1. 按电路模块进行布局,实现同一功能的相关电路称为一个模块,电路模块中的元件应采用就近集中原则,同时数字电路和模拟电路分开。
    2.遵照“先大后小,先难后易”等的布置原则,即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局。
    3.布局中应参考原理框图,根据单板的主信号流向规律安排主要元器件。
    4.布局应该尽量满足以下要求:总的连线尽可能短,关键信号线最短;高电压、大电流信号与小电流、低电压的弱信号完全分开;模拟信号与数字信号分开;高频信号与低频信号分开;高频元器件的间隔要充分。
    5.相同结构电路部分,尽可能采用“对称式”标准布局。
    6.器件布局栅格的设置,一般IC器件布局时,栅格应为50-100mil、小型表面安装器件,如表面贴装元件布局时,栅格设置应不少于25mil.
    7.同类型插装元器件在X或Y方向上应朝一个方向防止同一种类型的有极性分立元件也要力争在X或Y方向上保持一致,便于生产和检验。
    8.IC去耦电容的布局要尽量靠近IC的电源管脚,并使之与电源和地之间形成的回路最短。
    9.元件布局时,应适当考虑使用同一种电源的器件尽量放在一起,以便于将来的电源分割。
    10.用于阻抗匹配目的阻容器件的布局,要根据其属性合理布置。串联匹配电阻的布局要靠近该信号的驱动端,距离一般不超过500mil。匹配电阻、电容的布局一定要分清信号的源端和终端,对于多负载的终端匹配一定要在信号的最远端匹配。
    11.表面贴装器件(SMD)相互间距离要大于0.7mm。
    12.表面贴装器件焊盘外侧同相邻插件外形边缘距离要大于2mm。
    13.定位孔、标准孔等非安装孔周围1.27mm 内不得贴装元、器件,螺钉等安装孔周围3.5mm(对于M2.5)、4mm(对于M3)内不得贴装元器件。
    14. 卧装电阻、电感(插件)、电解电容等元件的下方避免布过孔,以免波峰焊后过孔与元件壳体短路。
    15. 元器件的外侧距板边的距离为5mm。
    16.BGA与相邻元件的距离>5mm。有压接件的PCB,压接的接插件周围5mm内不能有插装元器件,在焊接面其周围5mm内也不能有贴装元器件。
    17. 金属壳体元器件和金属件(屏蔽盒等)不能与其它元器件相碰,不能紧贴印制线、焊盘,其间距应大于2mm。定位孔、紧固件安装孔、椭圆孔及板中其它方孔外侧距板边的尺寸大于3mm。
    18. 发热元件不能紧邻导线和热敏元件;高热器件要均衡分布。
    19. 电源插座要尽量布置在印制板的四周,电源插座与其相连的汇流条接线端应布置在同侧。特别应注意不要把电源插座及其它焊接连接器布置在连接器之间,以利于这些插座、连接器的焊接及电源线缆设计和扎线。电源插座及焊接连接器的布置间距应考虑方便电源插头的插拔。
    20.贴片焊盘上不能有通孔,以免焊膏流失造成元件虚焊。重要信号线不准从插座脚间穿过。
    21.贴片单边对齐,字符方向一致,封装方向一致。
    22.有极性的器件在以同一板上的极性标示方向尽量保持一致。
    PCB布线规则
    1、画定布线区域距PCB板边≤1mm的区域内,以及安装孔周围1mm内,禁止布线。
    2、电源线尽可能的宽,不应低于18mil;信号线宽不应低于12mil;CPU入出线不应低于10mil(或8mil);线间距不低于10mil。
    3、正常过孔不低于30mil。
    4、 注意电源线与地线应尽可能呈放射状,以及信号线不能出现回环走线。
    5、地线回路规则:
    环路最小规则,即信号线与其回路构成的环面积要尽可能小,环面积越小,对外的辐射越少,接收外界的干扰也越小。实例如下图所示:

    6、串扰控制
    串扰是指PCB上不同网络之间因较长的平行布线引起的相互干扰,主要是由于平行线间的分布电容和分布电感的作用。克服串扰的主要措施是:
    加大平行布线的间距,遵循3W规则。
    在平行线间插入接地的隔离线。减小布线层与地平面的距离。
    7、走线的方向控制规则:
    相邻层的走线方向成正交结构。避免将不同的信号线在相邻层走成同一方向,以减少不必要的层间串扰;当由于板结构限制年已避免出现该情况,特别是信号速率较高时,应考虑用地平面隔离各布线层,用地信号线隔离各信号线。作为电路的输入及输出用的印制导线应尽量避免相邻平行,以免发生回授,在这些导线之间最好加接地线。
    8、走线的开环检查规则:
    一般不允许出现一端浮空的布线,主要是为了避免产生“天线效应”,减少不必要的干扰辐射和接收,否则可能带来不可预知的结果。

    9、阻抗匹配检查规则:
    同一网络的布线宽度应保持一致,线宽的变化会造成线路特性阻抗的不均匀,当传输的速度较高时会产生反射,在设计中应该尽量避免这种情况。在某些条件下,如接插件引出线,BGA封装的引出线类似的结构时,可能无法避免线宽的变化,应该尽量减少中间不一致部分的有效长度。
    10、走线闭环检查规则:
    防止信号线在不同层之间形成自环。在多层板设计中容易发生此类问题,自环将引起辐射干扰。如下图所示:

    11、走线的分枝长度控制规则:
    尽量控制分枝的长度,一般的要求是Tdelay<=Trise/20。

    12、走线的谐振规则:
    主要针对高频信号设计而言,即布线长度不得与其波长成整数倍关系,以免产生谐振现象。
    13、走线长度控制规则:
    即短线规则,在设计时应该尽量让布线长度尽量短,以减少由于走线过长带来的干扰问题,特别是一些重要信号线,如时钟线,务必将其振荡器放在离器件很近的地方。对驱动多个器件的情况,应根据具体情况决定采用何种网络拓扑结构

    14、倒角规则:
    PCB设计中应避免产生锐角和直角,产生不必要的辐射,同时工艺性能也不好。在布线中尽量采用135度拐角,如下图所示:

    15、器件布局分区/分层规则:
    主要是为了防止不同工作频率的模块之间的互相干扰,同时尽量缩短高频部分的布线长度。通常将高频的部分布设在接口部分以减少布线长度。同时还要考虑到高/低频部分地平面的分割问题,通常采用将二者的地分割,再在接口处单点相接。
    对混合电路,也有将模拟与数字电路分布布置在印制板的两面,分别使用不同的层布线,中间用地层隔离的方式。
    16、孤立铜区控制规则:
    孤立铜区的出现,将带来一些不可预知的问题,因此将孤立铜区与别的信号相接,有助于改善信号质量,通常是将孤立铜区接地或删除。在实际的制作中,PCB厂家将一些板的空置部分增加了一些铜箔,主要是为了方便印制板加工,同时对防止印制板翘曲也有一定的作用。???
    17、电源与地线层的完整性规则:
    对于导通孔密集的区域,要注意避免孔在电源和地层的挖空区域相互连接,形成对平面层的分割,从而破坏平面层的完整性,并进而导致信号线在地层的回路面积增大。
    18、重叠电源与地线层规划:
    不同电源层在空间上要避免重叠。主要是为了减少不同电源之间的干扰,特别是一些电压相差很大的电源之间,电源平面的重叠问题一定要设法避免,难以避免时可考虑中间隔底层。在不同信号层间进行供电的电源总线遵循这一规则,即尽量避免重叠。
    19、3W规则:
    为了减少线间串扰,应保证导线间距足够大,当导线中心间距不少于3倍线宽时,则可保持70%的电场不互相串扰,如要达到98%的电场不互相干扰,可使用10W间距。在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距。

    20. 印制导线的宽度:导线宽度应以能满足电气性能要求而又便于生产为宜,它的最小值以承受的电流大小而定,但最小不宜小于0.2mm,在高密度、高精度的印制线路中,导线宽度和间距一般可取0.3mm;导线宽度在大电流情况下还要考虑其温升,单面板实验表明,当铜箔厚度为50μm、导线宽度1~1.5mm、通过电流2A时,温升很小,因此,一般选用1~1.5mm宽度导线就可能满足设计要求而不致引起温升;印制导线的公共地线应尽可能地粗,可能的话,使用大于2~3mm的线条,这点在带有微处理器的电路中尤为重要,因为当地线过细时,由于流过的电流的变化,地电位变动,微处理器定时信号的电平不稳,会使噪声容限劣化;在DIP封装的IC脚间走线,可应用10-10与12-12原则,即当两脚间通过2根线时,焊盘直径可设为50mil、线宽与线距都为10mil,当两脚间只通过1根线时,焊盘直径可设为64mil、线宽与线距都为12mil。
    21. 印制导线的屏蔽与接地:印制导线的公共地线,应尽量布置在印制线路板的边缘部分。在印制线路板上应尽可能多地保留铜箔做地线,这样得到的屏蔽效果,比一长条地线要好,传输线特性和屏蔽作用将得到改善,另外起到了减小分布电容的作用。印制导线的公共地线最好形成环路或网状,这是因为当在同一块板上有许多集成电路,特别是有耗电多的元件时,由于图形上的限制产生了接地电位差,从而引起噪声容限的降低,当做成回路时,接地电位差减小。另外,接地和电源的图形尽可能要与数据的流动方向平行,这是抑制噪声能力增强的秘诀;多层印制线路板可采取其中若干层作屏蔽层,电源层、地线层均可视为屏蔽层,一般地线层和电源层设计在多层印制线路板的内层,信号线设计在内层和外层。
    板的布局:
    1. 印制线路板上的元器件放置的通常顺序:
    放置与结构有紧密配合的固定位置的元器件,如电源插座、指示灯、开关、连接件之类,这些器件放置好后用软件的LOCK 功能将其锁定,使之以后不会被误移动;
    放置线路上的特殊元件和大的元器件,如发热元件、变压器、IC 等;
    放置小器件。
    2.元器件离板边缘的距离:可能的话所有的元器件均放置在离板的边缘3mm以外或至少大于板厚,这是由于在大批量生产的流水线插件和进行波峰焊时,要提供给导轨槽使用,同时也为了防止由于外形加工引起边缘部分的缺损,如果印制线路板上元器件过多,不得已要超出3mm范围时,可以在板的边缘加上3mm的辅边,辅边开V 形槽,在生产时用手掰断即可。
    3.高低压之间的隔离:在许多印制线路板上同时有高压电路和低压电路,高压电路部分的元器件与低压部分要分隔开放置,隔离距离与要承受的耐压有关,通常情况下在2000kV时板上要距离2mm,在此之上以比例算还要加大,例如若要承受3000V的耐压测试,则高低压线路之间的距离应在3.5mm以上,许多情况下为避免爬电,还在印制线路板上的高低压之间开槽。
     
     
    PCB设计中,电源层一定要大面积铺电源铜吗
     
     
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    用电源层大面积铺铜可以是相邻信号层有比较好的回流路径,当然如果你电源网络电流很小就没有必要在电源层铺铜了 那样电源层分割了对信号层走线就有影响 回流路径不是最短产生信号完整性问题
    谢谢你的答复,你说这是取决于电流大小,那跟信号频率等其他因素有关系吗?
    高速信号需要完整的回流平面(地或者电源平面做回流 减少信号的完整性问题) 最好的做法就是信号层两面是两个完整的地平面 一个地一个电源次之 我们尽量的不希望有电源层分割很多块的情况出现 那样我们的高速信号的回流路径就变长了 会引起信号的反射 振铃 等信号完整性问题 所以小电流的电源就在信号层走粗线或者铺铜 电流大的呢在电源层铺铜 就可以了 呵呵 希望能帮助您!
    这个不一定,看客户要求了,如果在客户要求范围内,没有电源铜对功能性没有影响就没事,看PE设计··
    大面积电源铜和地都可以保证更好的信号完整性。如果是多层板的话就更重要。大面积的底层夹信号层和电源层可以减少层之间的干扰。
     追问
    我知道大面积地层和大面积电源层相邻可以更好地抵抗干扰,但是你的意思是否将信号层夹在两者中间?这样效果会好?我看很多资料都说最好只有一个参考平面,你这样不是很有可能产生两个参考平面?

    PCB开关电源、数字地、模拟地三者怎么连接?

    现在做一个PCB板,有36V的强电、开关电源IC提供5V的电源,MCU数字电路和运放模拟电路。模拟部分和数字部分都有自己的地平面。现在难题是运放输出信号纹波已经控制得比较好了,但是存在... 展开
    我的地线布局的基本要领:
    1、以电流大的方向向小的方向流。且大电流处铜箔宽,甚至加镀锡层;
    2、高频电路采用封闭式布局地线;
    3、数字电路与模拟电路采用独立地,之间型号转换时,只能有一条地线连接;
    4、信号区域发生较大变化时,地线与电源之间要加滤波电容,注意是大小容量各一只。
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