Uma via é melhor do que várias vias pequenas ao alterar os traços de energia e o solo entre as camadas?


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Estou confuso sobre o posicionamento via nos traços de energia, seja para alterar as camadas como parte do roteamento da fonte principal ou para obter os pinos dos componentes de uma camada diferente de onde o traço de energia está localizado, e de componentes como desacoplar as tampas ao solo plano de referência.

Li aqui " Muitas pequenas via vs poucas maiores via " e aqui " https://www.ultracad.com/articles/viacurrents.pdf " que ter várias vias é melhor, mas ambas as fontes falam mais sobre os benefícios térmicos de ter várias pequenas vias em oposição a uma via grande.

Minha confusão é quando olho para isso do ponto de vista da indutância, uma vez que pequenas vias têm maior indutância e alta indutância definitivamente não é uma boa idéia em uma rede de distribuição de energia.

Então, minhas perguntas são. É melhor ter duas, ou mais, 10 mil vias ou uma grande 30 mil ou 40 mil através de desacopladores de capacitores?

Vias para desacoplamento de tampas

E é melhor ter várias vias de 10 mil ou uma via grande para conectar a camada superior do VCC à camada inferior e a fonte de alimentação GND ao plano GND?

PDN múltiplas vias pequenas PDN um lagre via

Não estou preocupado com o calor, mas mais com a integridade da energia. Eu só quero poder alternar camadas sem introduzir muita indutância e ter um desacoplamento eficaz.


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colocar vários indutores em paralelo produz uma indutância mais baixa, o mesmo que com os resistores em paralelo,
Jasen

Então isso significa que é essencialmente o mesmo que colocar várias vias pequenas ou uma via grande, certo?
m4l490n 15/09/19

Acho que sim, mas não vi números.
Jasen

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@Jasen está na maior parte correto, mas lembre-se de que várias vias próximas umas das outras terão indutância mútua, o que tornará a fórmula usual de indutores paralelos (1/eueq=1/eu1+1/eu2+...) um pouco otimista. Apesar disso, eu ainda esperaria que várias vias pequenas saíssem melhor do que uma via grande nos casos em que as vias pequenas oferecem menor resistência do que a via grande.
O fóton

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qual é a carga? Em geral, para o trilho de 3,3V, não há necessidade de levar tantas considerações, a menos que sejam transitórios específicos nesse trilho. Sim, várias vias conectando um avião são melhores que uma única grande via. O agrupamento (mantendo a proximidade das vias com xey entre as vias mantidas constantes e mínimas) das vias também é muito importante, caso contrário, as vias não compartilharão correntes simetricamente.
User19579 17/09/19

Respostas:


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Muitas pequenas vias são melhores. Considere esta configuração:

vias

fonte

A indutância medida, conforme fornecida na fonte, é (nH) 0,61, 1,32, 2,00, 7,11, 15,7 e 10,3 para as configurações A, B, C, D, E e F, respectivamente.

A razão para isso é que, por indutância, aumenta um pouco quando o diâmetro diminui. Isso é mais do que compensado por ter várias vias em paralelo. Existem muitas aproximações para a indutância via que você pode usar para validar o resultado acima, como

eu=5.08h(em4hd+1)10-9.


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Lembre-se de que a conexão é feita pelo revestimento interno dos orifícios, de modo que, em uma placa com dois mils de revestimento nas vias, a corrente deve fluir através de um tubo com uma espessura de parede de dois mil no interior do seu furo , possivelmente para um traço de um milímetro que toque apenas na borda do tubo (se o furo tiver sido perfurado corretamente, mas esse é um tópico totalmente diferente). No seu exemplo, as nove vias de 10 mil teriam mais seção transversal de cobre através da placa do que a via de 50 mil (aproximadamente 9: 5). Isso é importante tanto para a resistência em altas correntes quanto para o efeito da pele em altas frequências.

A outra consideração é rachadura, especialmente ao conectar-se a camadas internas. O cobre se expande a uma taxa diferente de FR4 ou outro material da placa, para que haja mais movimento diferencial e mais tensão, pois a geometria fica maior se a placa for ciclada à temperatura. Da mesma forma, quando a placa é flexionada durante a vibração ou o manuseio, uma geometria maior significa que a tensão é maior na junta entre o revestimento do furo e o traço.

Para apenas camadas externas ou placas de dois lados, eu vi vias grandes e únicas com um pedaço de fio de ônibus atravessado e soldado nos dois lados para obter alta potência, mas várias vias pequenas geralmente são melhores se você depende do revestimento para transportar a corrente.


Neste ponto, estou mais preocupado com a integridade da energia do que com as capacidades atuais e térmicas, quero dizer, com um suprimento limpo com baixa indutância para todos os circuitos digitais na placa. Pela maioria dos comentários, fica mais claro agora que muitas pequenas vias são melhores do que uma grande da perspectiva atual.
M4l490n 17/09/19
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