PCB电源供电系统设计指南
开关电源的PCB设计
开关电源的PCB设计一、布局：脉冲电压连线尽可能短，其中输入开关管到变压器连线，输出变压器到整流管连接线。
脉冲电流环路尽可能小如输入滤波电容正到变压器到开关管返回电容负。
输出部分变压器出端到整流管到输出电感到输出电容返回变压器电路中X电容要尽量接近开关电源输入端，输入线应避免与其他电路平行，应避开。
Y电容应放置在机壳接地端子或FG连接端。
共摸电感应与变压器保持一定距离，以避免磁偶合。
如不好处理可在共摸电感与变压器间加一屏蔽，以上几项对开关电源的EMC性能影响较大。
输出电容一般可采用两只一只靠近整流管另一只应靠近输出端子，可影响电源输出纹波指标，两只小容量电容并联效果应优于用一只大容量电容。
发热器件要和电解电容保持一定距离，以延长整机寿命，电解电容是开关电源寿命的瓶劲，如变压器、功率管、大功率电阻要和电解保持距离，电解之间也须留出散热空间，条件允许可将其放置在进风口。
控制部分要注意：高阻抗弱信号电路连线要尽量短如取样反馈环路，在处理时要尽量避免其受干扰、电流取样信号电路，特别是电流控制型电路，处理不好易出现一些想不到的意外，其中有一些技巧，现以3843电路举例见图（1）图一效果要好于图二，图二在满载时用示波器观测电流波形上明显叠加尖刺，由于干扰限流点比设计值偏低，图一则没有这种现象、还有开关管驱动信号电路，开关管驱动电阻要靠近开关管，可提高开关管工作可靠性，这和功率MOSFET高直流阻抗电压驱动特性有关。
方法/步骤1.印制板铜皮走线的一些事项：走线电流密度：现在多数电子线路采用绝缘板缚铜构成。
常用线路板铜皮厚度为35μm，走线可按照1A/mm经验值取电流密度值，具体计算可参见教科书。
为保证走线机械强度原则线宽应大于或等于0.3mm（其他非电源线路板可能最小线宽会小一些）。
铜皮厚度为70μm 线路板也常见于开关电源，那么电流密度可更高些。
补充一点，现常用线路板设计工具软件一般都有设计规范项，如线宽、线间距，旱盘过孔尺寸等参数都可以进行设定。
开关电源PCB布局实用指南
开关电源PCB布局实用指南首先，为了提高整体的可靠性和稳定性，应将开关电源及其相关的元件集中布局在一个地方，并尽量远离其他的高频信号、干扰源和辐射源。
这样可以有效地降低电磁干扰和噪声对开关电源的影响。
其次，应合理划分电源各个模块的区域。
开关电源通常包括输入滤波、整流、变换和输出滤波等模块，每个模块都需要专门的布局区域。
底层的输入滤波电路应尽量靠近输入电源，输出滤波电路应尽量靠近负载，这样可以有效地降低输入和输出线路的串扰。
另外，应合理安排各个元件的布局，尽量减少回路长度和面积。
开关器件、电感器件、电容器件和散热器件等应该尽量靠近，减少互相连接的导线长度，降低电路的等效串感和串阻。
并且应尽量避免敏感元件（如模拟电路、信号放大器等）和高功率元件（如开关管、放大管等）的靠近，以防止互相干扰。
第四，合理规划和布局散热系统。
开关电源中的功率元件通常会产生较大的热量，需要通过散热器件进行散热。
因此，应尽量将散热器件布局在靠近散热片和风扇等辅助散热设备的位置，确保热量能够有效地被散出。
并且应尽量避免散热器件与其他元器件的直接接触，以防止温升对其他元器件产生不良影响。
最后，应注意地面和电源线的布局。
地面应尽量简洁，减少回路面积，并且保持连续和良好的连接。
电源线应尽量粗、短，以降低线路的串感和串阻。
并且应合理选择电源线的走向，减少回路面积和电源线的干扰对电路的影响。
综上所述，开关电源PCB布局是一个非常重要且复杂的问题，需要综合考虑各个因素的影响。
通过合理划分区域、布局元件、规划散热系统和优化地面和电源线的布局，可以提高开关电源的稳定性、可靠性和抗干扰能力。
因此，对于开关电源设计者来说，掌握开关电源PCB布局的实用指南是非常有意义的。
电源PCB设计注意事项及经验
电源PCB设计注意事项及经验1.确定功率需求：首先需要明确电源的功率需求，包括输入和输出电压、电流的范围。
这可以帮助选择合适的元件和设计适当的线路布局。
2.分开地平面：在设计电源PCB时，最好采用分开的地平面。
将输入和输出部分的地平面分开，可以减少干扰，并提高信号完整性。
3.短路保护：为了避免短路引起的问题，应该在设计中加入短路保护电路。
短路保护电路可以监测电流并在达到预定阈值时切断电源。
4.降噪滤波：电源的稳定性非常关键，因此在设计中应该考虑降低噪声的滤波电路。
可以使用电容和电感器来滤除高频噪声。
5.散热设计：电源PCB在工作时会产生热量。
为了确保稳定性和可靠性，需要设计合适的散热系统，如散热片或散热器。
6.安全性考虑：在设计电源PCB时，安全是非常重要的。
应该采取必要的安全措施，如过压保护、过流保护和过温保护。
7.电源PCB尺寸：电源PCB的尺寸应该根据设备的需求来进行调整。
尽量保持尺寸小巧，以节省空间和成本。
8.接地设计：接地是电源PCB设计中的一个关键问题。
良好的接地设计可以减少电磁干扰和信号损失。
应尽量避免共地，可以采用保持短而直接的接地路径，并使用大地平面来降低噪声。
9.充分测试：在将电源PCB投入量产之前，必须进行充分的测试。
测试可以包括功率测试、效率测试、负载稳定性测试等，以确保电源的工作正常。
10.参考设计：如果缺乏经验，可以参考已有的电源PCB设计进行学习和借鉴。
也可以寻求专业人士的建议和指导，以确保设计的正确性和可靠性。
总之，电源PCB的设计需要考虑很多因素，包括功率需求、短路保护、降噪滤波、散热设计、安全性等。
通过合理的设计和充分的测试，可以获得一套稳定可靠的电源PCB。
PCB设计指南
PCB设计指南1、微调您的元件布置PCB布局过程的元件放置阶段既是科学又是艺术，需要对电路板上可用的主要元器件进行战略性考虑。
虽然这个过程可能具有挑战性，但您放置电子元件的方式将决定您的电路板的制造难易程度，以及它如何满足您的原始设计要求。
虽然存在元件放置的常规通用顺序，如按顺序依次放置连接器，印刷电路板的安装器件，电源电路，精密电路，关键电路等，但也有一些具体的指导方针需要牢记，包括：取向 - 确保将相似的元件定位在相同的方向上，这将有助于实现高效且无差错的焊接过程。
布置 - 避免将较小元件放置在较大元件的后面，这样小元件有可能受大元件焊接的影响而产生装贴问题。
组织 - 建议将所有表面贴装（SMT）元件放置在电路板的同一侧，并将所有通孔（TH）元件放置在电路板顶部，以尽量减少组装步骤。
最后还要注意的一条PCB设计指南 - 即当使用混合技术元件（通孔和表面贴装元件）时，制造商可能需要额外的工艺来组装电路板，这将增加您的总体成本。
良好的芯片元件方向（左）和不良的芯片元件方向（右）良好的元件布置（左）和不良元件布置（右）2、合适放置电源，接地和信号走线放置元件后，接下来可以放置电源，接地和信号走线，以确保您的信号具有干净无故障的通行路径。
在布局过程的这个阶段，请记住以下一些准则：1)、定位电源和接地平面层始终建议将电源和接地平面层置于电路板内部，同时保持对称和居中。
这有助于防止您的电路板弯曲，这也关系到您的元件是否正确定位。
对于给IC供电，建议为每路电源使用公共通道，确保有坚固并且稳定的走线宽度，并且避免元件到元件之间的菊花链式电源连接。
2）、信号线走线连接接下来，按照原理图中的设计情况连接信号线。
建议在元件之间始终采取尽可能短的路径和直接的路径走线。
如果您的元件需要毫无偏差地固定放置在水平方向，那么建议在电路板的元件出线的地方基本上水平走线，而出线之后再进行垂直走线。
这样在焊接的时候随着焊料的迁徙，元件会固定在水平方向。
开关电源的pcb设计规范
开关电源的PCB设计规范在任何开关电源设计中,PCB板的物理设计都是最后一个环节,如果设计方法不当,PCB可能会辐射过多的电磁干扰,造成电源工作不稳定,以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析:一、从原理图到PCB的设计流程建立元件参数－>输入原理网表->设计参数设置->手工布局->手工布线->验证设计－>复查->CAM输出.二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些.最小间距至少要能适合承受的电压,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,一般情况下将走线间距设为8mil. 焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损.当与焊盘连接的走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状,这样的好处是焊盘不容易起皮,而是走线与焊盘不易断开.三、元器件布局实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响.例如,如果印制板两条细平行线靠得很近,则会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声；由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,因此,在设计印制电路板的时候,应注意采用正确的方法.每一个开关电源都有四个电流回路： 1. 电源开关交流回路2. 输出整流交流回路3. 输入信号源电流回路4. 输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电,滤波电容主要起到一个宽带储能作用；类似地,输出滤波电容也用来储存来自输出整流器的高频能量,同时消除输出负载回路的直流能量.所以,输入和输出滤波电容的接线端十分重要,输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源；如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连,交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去.电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流,这些电流中谐波成分很高,其频率远大于开关基频,峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍,过渡时间通常约为50ns.这两个回路最容易产生电磁干扰,因此必须在电源中其它印制线布线之前先布好这些交流回路,每个回路的三种主要的元件滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应彼此相邻地进行放置,调整元件位置使它们之间的电流路径尽可能短.建立开关电源布局的最好方法与其电气设计相似,最佳设计流程如下：·放置变压器·设计电源开关电流回路·设计输出整流器电流回路·连接到交流电源电路的控制电路·设计输入电流源回路和输入滤波器设计输出负载回路和输出滤波器根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则：1 首先要考虑PCB尺寸大小.PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加；过小则散热不好,且邻近线条易受干扰.电路板的最佳形状矩形,长宽比为3：2或4：3,位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm.2 放置器件时要考虑以后的焊接,不要太密集.3 以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局.元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接, 去耦电容尽量靠近器件的VCC.4 在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数.一般电路应尽可能使元器件平行排列.这样,不但美观,而且装焊容易,易于批量生产.5 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向.6 布局的首要原则是保证布线的布通率,移动器件时注意飞线的连接,把有连线关系的器件放在一起.7 尽可能地减小环路面积,以抑制开关电源的辐射干扰.四、布线开关电源中包含有高频信号,PCB上任何印制线都可以起到天线的作用,印制线的长度和宽度会影响其阻抗和感抗,从而影响频率响应.即使是通过直流信号的印制线也会从邻近的印制线耦合到射频信号并造成电路问题甚至再次辐射出干扰信号.因此应将所有通过交流电流的印制线设计得尽可能短而宽,这意味着必须将所有连接到印制线和连接到其他电源线的元器件放置得很近.印制线的长度与其表现出的电感量和阻抗成正比,而宽度则与印制线的电感量和阻抗成反比.长度反映出印制线响应的波长,长度越长,印制线能发送和接收电磁波的频率越低,它就能辐射出更多的射频能量.根据印制线路板电流的大小,尽量加租电源线宽度,减少环路电阻. 同时、使电源线、地线的走向和电流的方向一致,这样有助于增强抗噪声能力.接地是开关电源四个电流回路的底层支路,作为电路的公共参考点起着很重要的作用,它是控制干扰的重要方法.因此,在布局中应仔细考虑接地线的放置,将各种接地混合会造成电源工作不稳定.在地线设计中应注意以下几点：1. 正确选择单点接地通常,滤波电容公共端应是其它的接地点耦合到大电流的交流地的唯一连接点,同一级电路的接地点应尽量靠近,并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上,主要是考虑电路各部分回流到地的电流是变化的,因实际流过的线路的阻抗会导致电路各部分地电位的变化而引入干扰.在本开关电源中,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而采用一点接地,即将电源开关电流回路中的几个器件的地线都连到接地脚上,输出整流器电流回路的几个器件的地线也同样接到相应的滤波电容的接地脚上,这样电源工作较稳定,不易自激.做不到单点时,在共地处接两二极管或一小电阻,其实接在比较集中的一块铜箔处就可以.2. 尽量加粗接地线若接地线很细,接地电位则随电流的变化而变化,致使电子设备的定时信号电平不稳,抗噪声性能变坏,因此要确保每一个大电流的接地端采用尽量短而宽的印制线,尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是：地线＞电源线＞信号线,如有可能,接地线的宽度应大于3mm,也可用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用.进行全局布线的时候,还须遵循以下原则：1.布线方向：从焊接面看,元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致,布线方向最好与电路图走线方向相一致,因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测,故这样做便于生产中的检查,调试及检修注：指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下.2.设计布线图时走线尽量少拐弯,印刷弧上的线宽不要突变,导线拐角应≥90度,力求线条简单明了.3.印刷电路中不允许有交叉电路,对于可能交叉的线条,可以用“钻”、“绕”两种办法解决.即让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去,或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去,在特殊情况下如何电路很复杂,为简化设计也允许用导线跨接,解决交叉电路问题.因采用单面板,直插元件位于top面,表贴器件位于bottom 面,所以在布局的时候直插器件可与表贴器件交叠,但要避免焊盘重叠. 3．输入地与输出地本开关电源中为低压的DC－DC,欲将输出电压反馈回变压器的初级,两边的电路应有共同的参考地,所以在对两边的地线分别铺铜之后,还要连接在一起,形成共同的地.五、检查布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求,一般检查线与线、线与元件焊盘、线与贯通孔、元件焊盘与贯通孔、贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要求. 电源线和地线的宽度是否合适,在PCB中是否还有能让地线加宽的地方.注意：有些错误可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外,检查间距时会出错；另外每次修改过走线和过孔之后,都要重新覆铜一次.六、复查根据“PCB检查表”,内容包括设计规则,层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置,还要重点复查器件布局的合理性,电源、地线网络的走线,高速时钟网络的走线与屏蔽,去耦电容的摆放和连接等.七、设计输出输出光绘文件的注意事项：a. 需要输出的层有布线层底层、丝印层包括顶层丝印、底层丝印、阻焊层底层阻焊、钻孔层底层,另外还要生成钻孔文件NC Drillb. 设置丝印层的Layer时,不要选择Part Type,选择顶层底层和丝印层的Outline、Text、Linec. 在设置每层的Layer时,将Board Outline选上,设置丝印层的Layer时,不要选择Part Type,选择顶层底层和丝印层的Outline、Text、Line.d. 生成钻孔文件时,使用PowerPCB的缺省设置,不要作任何改.。
【PCB知识分享】最全电源PCB设计指南
【PCB知识分享】最全电源PCB设计指南最全电源PCB设计指南导读1.安规距离要求部分2.抗干扰、EMC部分3.整体布局及走线部分4.热设计部分5.工艺处理部分1.安规距离要求部分安全距离包括电气间隙（空间距离），爬电距离（沿面距离）和绝缘穿透距离。
1、电气间隙：两相邻导体或一个导体与相邻电机壳表面的沿空气测量的最短距离。
2、爬电距离：两相邻导体或一个导体与相邻电机壳表面的沿绝绝缘表面测量的最短距离。
一、爬电距离和电气间隙距离要求，可参考NE61347-1-2-13/GB19510.14.（1）、爬电距离:输入电压50V-250V时，保险丝前L—N≥2.5mm，输入电压250V-500V时，保险丝前L—N≥5.0mm；电气间隙:输入电压50V-250V时，保险丝前L—N≥1.7mm，输入电压250V-500V时，保险丝前L—N≥3.0mm；保险丝之后可不做要求，但尽量保持一定距离以避免短路损坏电源。
（2）、一次侧交流对直流部分≥2.0mm（3）、一次侧直流地对地≥4.0mm如一次侧地对大地（4）、一次侧对二次侧≥6.4mm，如光耦、Y 电容等元器零件脚间距≤6.4mm 要开槽。
（5）、变压器两级间≥6.4mm 以上，≥8mm加强绝缘。
2.抗干扰、EMC部分一、长线路抗干扰在图二中，PCB 布局时，驱动电阻R3应靠近Q1（MOS管），电流取样电阻R4、C2应靠近IC1的第 4 Pin，如图一所说的R应尽量靠近运算放大器缩短高阻抗线路。
因运算放大器输入端阻抗很高，易受干扰。
输出端阻抗较低，不易受干扰。
一条长线相当于一根接收天线，容易引入外界干扰。
在图三的A中排版时，R1、R2要靠近三极管Q1放置，因Q1的输入阻抗很高，基极线路过长，易受干扰，则R1、R2不能远离Q1。
在图三的B中排版时，C2要靠近D2，因为Q2三极管输入阻抗很高，如Q2至D2的线路太长，易受干扰，C2应移至D2附近。
二、小信号走线尽量远离大电流走线，忌平行，D>=2.0mm。
PCB设计操作步骤(电源)
PCB设计操作步骤1、打开Protel99SE 建立新工程（New Design）。
2、在新建立的工程中建立新原理图库文件（Schematic Librar），在该环境下建立LM2576（或HYM2596，二者是完全兼容的芯片），封装选用TO-220-5V 或TO-220-5S。
3、在工程中建立新原理图文件（Schematic Document）。
4、进入原理图文件后切换到Browsesch界面，装入Miscellaneous Devices.ddb 原理图库文件及你自己刚刚建立的新工程文件。
5、重新切换回Explorer进入原理图界面，开始放置元件：(1)放置4芯插座J1（CON4）封装用POWER4，用作电源输入插座；放置6芯插座J2（CON6）封装用POWER6，用作电源输出插座。
(2)放置整流桥BR1（BRIDGE1）封装用D-37；或放置D1~D4 四个整流二极管Part Type用1N5823，封装用DO-201AD或DIODE0.7。
(3)放置大滤波电容C1（ELECTRO2）封装（Footprint）RB.4/.8，容量2000uF（在Part Type项）；放置3个滤波电容C2~C4（ELECTRO1）封装RB.2/.4，容量100uF（用作3个开关模块输入滤波）；放置3个滤波电容C5~C7（ELECTRO1）封装RB.3/.6，容量1000uF（用作3个开关模块输出滤波）。
(4)放置3个开关稳压模块U1~U3，U1-U3de Part Type以次为LM2576-5V、LM2576-ADJ及LM2576-12V。
(5)放置3个电感L1~L3，Part Type取100mH，封装5022（需自己作）。
(6)放置3个电阻R1~R3，阻值分别为1K、3K和3.3K，封装用AXIAL0.4。
(7)放置3个续流二极管D1~D3（如果整流用的是D1～D4二极管，则续流二极管依次变为D4~D7），Part Type用1N5822，封装用DIODE0.7。
开关电源的PCB布线设计要点
开关电源的PCB布线设计要点1. 引言开关电源是广泛应用于各种电子设备中的一种电源类型，通过开关器件的开关操作实现输入电压到输出电压的变换。
在开关电源的设计过程中，PCB布线的合理设计非常重要，它直接影响着开关电源的性能和可靠性。
本文将介绍开关电源的PCB布线设计要点，帮助设计工程师充分了解开关电源布线设计的关键问题和技巧。
2. PCB布线设计概述PCB布线设计是指将电路连接到PCB上的过程。
开关电源的PCB 布线设计需要考虑以下几个方面：•信号完整性：保证信号传输的稳定性和准确性；•电磁兼容性：减少电磁干扰和提高抗干扰能力；•散热性能：确保开关电源的散热效果良好；•电流回流：合理安排电流回流路径，避免电流集中引起压降过大；•电源分布：优化电源分布，确保各部分电源供应稳定。
下面将从这几个方面详细说明开关电源的PCB布线设计要点。
3. 信号完整性在开关电源的PCB布线设计中，要注意以下几个方面以保证信号完整性：3.1 传输线长度和走向对于高速信号线，应尽量缩短传输线的长度，减少信号的传输延迟和功率损耗。
此外，还需要注意布线时信号线的走向，尽量避免信号线与干扰源的相交和平行布线。
3.2 地线和电源线布局合理布置地线和电源线可以有效降低地回路的电流噪声和电源噪声。
地线和电源线尽量平行布置，并使用大面积的跳线或地线分布可减少回流电流的影响。
3.3 地孔和绕线对于高频信号，应在信号线的连接位置加入地孔，以提高信号的接地效果。
对于较长的信号线，可采用绕线的方式来缩短信号路径，减小信号传输时延。
4. 电磁兼容性开关电源的PCB布线设计要考虑电磁兼容性，以减少电磁辐射和提高抗干扰能力。
4.1 地平面和分割在PCB布线设计中，应尽量保持完整的地平面，减少地回路的面积。
若需要隔离地面，可采用分割地面的方式，以提高电磁屏蔽的效果。
4.2 信号线走向和布线为降低电磁辐射和提高抗干扰能力，信号线尽量与干扰源的走向垂直布线。
开关电源PCB布局指南
开关电源PCB布局指南开关电源是一种常见的电源供应器件，可将输入电压转换为所需的输出电压，广泛应用于各种电子设备中。
为了确保开关电源的正常运行和安全性，合理的PCB布局设计是非常重要的。
下面是一些开关电源PCB布局的指南。
1.分离高频和低频部分开关电源由高频和低频电路组成，应将它们分离开来以避免互相干扰。
将高频部分放在一块区域，并采取适当的隔离措施，例如增加地平面间距和降噪电容。
2.确保良好的地面平面地面平面是开关电源PCB布局的关键之一、地面平面应尽可能大，并尽量避免断裂和断层，以提供稳定的地面引用。
在地面平面上加入一些分隔岛来隔离高频和低频部分。
3.确保短而粗的电流路径为了减少损耗和EMI干扰，应尽量缩短电流路径。
合理优化布局，使输入和输出的电流路径尽量短。
同时，应采用足够宽的供电和接地线，以降低电阻和电感。
4.高频组件的布局高频组件包括开关管、变压器和滤波电容器等。
这些组件之间应尽量缩短距离，以降低电感和串扰。
变压器应放置在开关管附近，并与开关管垂直放置，以减少磁耦合和电感。
5.散热片和散热孔的布局开关电源的工作过程中会产生较大的热量，因此必须确保良好的散热能力。
散热片应尽量与功率器件接触紧密，并通过散热孔将热量导出。
散热片和散热孔的布局要合理，以确保均匀散热和良好的风流。
6.调试界面和滤波器为了便于调试和测量，应在PCB上设置相应的调试接口。
此外，为了减少EMI干扰，应在输入和输出端口附近添加合适的滤波器，以滤除高频噪声。
7.引脚位置和距离组件的引脚位置和距离对于开关电源的性能和可靠性至关重要。
引脚之间应尽量保持足够的距离，以避免串扰和短路。
同时，引脚的布局也应考虑到易于焊接和布线的因素。
8.信号和功率的分离为了避免信号和功率互相干扰，应尽量将它们分离开来。
信号线和电源线应尽量平行布置，但不要交叉或靠得太近。
此外，还可以在它们之间添加隔离层或屏蔽层，并使用差分传输线来减少干扰。
以上是关于开关电源PCB布局的一些指南。
开关电源的PCB布线设计要点
开关电源的PCB布线设计要点开关电源（Switching Power Supply）是现代电子设备中常用的一种电源。
它由高频变压器、开关管等元器件组成，通过将交流变成直流供电，来满足各种类型的电子设备对于特定电压和电流的要求。
在进行开关电源的设计时，PCB布线设计是至关重要的步骤之一，因为合理的布线可以有效地提高电子设备的性能以及稳定性，而糟糕的布线则会导致电子设备出现故障，甚至引起火灾等危险。
因此，在这篇文章中，我们将介绍开关电源的PCB布线设计要点，以便各位设计者在开发开关电源时避免常见的错误。
1. 电源引脚设计开关电源的输入是交流电，输出是直流电，因此，电源引脚的布局是很重要的。
在设计过程中，应该将输入端和输出端的引脚分离，并尽量使用短导线连接。
此外，输入端和输出端应该放在PCB板的两侧，以降低电磁干扰，同时应该在PCB板上标注输入和输出端口。
2.电源地设计：电源地是开关电源工作的关键部分。
将电源地独立出来，并保持与电源输入端和输出端相互分离。
在电源输出端引出的输出电容器的一端应该与电源地衔接，大电容器的负极（-）和电源的负极也应该与电源地衔接。
电源地应该选用大面积的铜箔，并连续布置在整个PCB板上，尽可能缩短接地路径，从而降低线路电阻。
3. PCB板布局设计开关电源有许多元器件，包括变压器、电感、电容等。
在进行PCB布局设计时，应该按照元器件进行分区，避免相互影响和产生电磁干扰。
应用大功率的电容器时要突出考虑均布在PCB两侧，将热量均衡分散，以免电容器高温跑错。
4. PCB布线设计：在进行PCB布线时，应采用短距离连接器设计。
在进行布线之前，应先将元件在PCB上布局好，然后尽可能地使用短距离连接，控制最大的电路平面面积，避免布线太长，从而导致电磁干扰。
特别是对于高频开关管，应该采用短、宽的PCB线路进行布线，以降低线路电阻和电感。
5. 保护电路设计：开关电源自带保护电路，同时在PCB 布线设计中还应该添加相应的保护电路，以确保开关电源在出现异常情况时不会对其他电路进行伤害。
开关电源PCB设计技巧和电气安全规范
开关电源PCB设计技巧和电气安全规范随着电子产品的不断进展，开关电源在尺寸、效率和功率密度等方面上都有着不可替代的优势，因此在很多应用场合都得到了广泛应用。
而为了确保开关电源的性能稳定，PCB设计和电气安全规范也显得尤为紧要。
下面将对开关电源的PCB设计技巧和电气安全规范进行认真介绍。
一、PCB设计技巧1. 布局设计布局设计是PCB设计的紧要步骤之一，合理的布局设计能够提高开关电源的性能和稳定性。
实在的设计技巧包括：（1）分区布局：把PCB分为输入电源电路、掌控电路和输出电路三个区域，各自之间相互隔离，减小相互之间影响的可能性。
（2）信号与电源分别：把信号电源与电源输入电路分开设计，降低信号干扰与噪声。
（3）降低阻抗：布线时要避开长距离穿插，削减多而杂转弯，尽量使用直线连接，以降低阻抗。
（4）模块化设计：对于功率较大的开关电源，可以采纳模块化设计，将不同模块之间进行分别以便于维护和升级。
2. 栅极驱动技术开关管的栅极驱动技术直接影响开关电源的效率和牢靠性。
实在技术实现可采纳以下几种方式：（1）外部驱动：使用离线驱动器或隔离栅极驱动器，以保证开关管与掌控器之间的电气隔离。
（2）内部驱动：采纳门极反馈与真实共源到达的驱动方案，可以最大限度削减栅源电容带来的损耗。
（3）正电压封装（DPM）器件：DPM器件驱动器间隙具有推测性自启动功能，以实现高效、轻松且带有恢复、EMI滤波和过压保护的经典栅极驱动方案。
3. 信号隔离技术由于在开关电源设计中需要进行多而杂的电源和掌控电路之间的信息传递，因此在设计中必需采纳先进的隔离技术来保证信号传输的牢靠性和板间安全，例如采纳光耦等隔离元件隔离电路。
4. EMI设计技巧开关电源输出端的电磁干扰（EMI）问题是开关电源设计中的一个紧要课题，其重要包括：（1）磁致噪声：削减磨损导致的垂直磁铁的损耗。
（2）电致噪声：由于沿着PCB边缘布置信号线可帮忙降低电感耦合，以削减EMI的发生。
印刷电路板(PCB)供电网络 (PDN)设计方法
AN 574
定义 PCB PDN 截止频率 设计供电网络时，Altera 的器件专用 PDN 工具会基于您的 PCB 设计计算出一个唯一的频率目标。 该频率在工具中被称为 FEFFECTIVE，是在充分考虑了 PCB、封装以及您在工具中所选择芯片的寄生计 算得出的。FEFFECTIVE 的作用包括： 提供对封装/芯片接收 (take over) 跃迁频率的指导。 提供对 PCB 去耦有效频率范围进行相当准确的评估。选择超出 FEFFECTIVE 的 SRF 的去耦电容
器，会导致 PCB 过设计，并且芯片的总阻抗性能也无改善。
PCB 去耦 FEFFECTIVE 由 PDN 工具计算得到的 PCB PDN 截止频率 (FEFFECTIVE) 取决于 PCB 的设计平衡方法。FEFFECTIVE 对于 OPD 和非 OPD 封装的作用分析如下。
非 OPD 情况 图 9 显示了无封装上去耦电源轨的简单拓扑结构。 图 9、非 OPD 拓扑结构
图 10 显示的是图 9 探针位置处芯片的阻抗情况。该仿真的探针点不同于 BGA 过孔探针位置。BGA 过孔探针位置用于绘制没有 FPGA 器件条件下 PDN 工具中的 ZEFF。用于生成图 10 所示波形的芯 片（Rdie 和 Cdie）和封装（Lpkg）寄生并非基于 Altera 器件的特定电源轨。这些仿真均用于说明 PDN 设计概念。为了表明谐振频率对 PCB 电感变化的敏感度，假设存在一个低值封装电感（Lpkg）以及 高芯片电容（Cdie）。 产生图 10 中谐振频率（F1、F2 和 F3）的因为，PCB 相关电容串联组合与片上电容封装的相互作 用。您可以利用方程式 4，计算得到该谐振频率。
AN 574
开关电源PCB设计技巧和电气安全规范
开关电源PCB设计技巧和电气安全规范前言开关电源是现代电子电路中常用的电源之一，它具有体积小、重量轻、效率高等诸多优点，因此在各种电子产品中广泛应用。
本文将介绍开关电源PCB设计的一些技巧和电气安全规范。
PCB设计技巧PCB布局在开关电源的PCB设计中，布局是非常重要的一步。
开关电源中存在较高的电压和当前，若设计不当，不仅会影响电源的性能，还可能会引起电路的故障和事故。
以下是一些布局的注意事项：1.尽量减少硬件环路：开关电源的PCB设计中，需要保证信号的完整性和系统的可靠性。
为避免回路中的干扰，应尽量缩短回路。
例如，可以将负载和输出电容置于开关管旁边，以缩短输出回路。
另外，在高速数字电路和模拟集成电路中也要注意减小环路。
2.分割地面：在PCB的布局中，要尽量避免地面产生共模反馈。
可以通过分割地面或者使用机械段的方法来达到这个目的。
当分割地面使得布线变得复杂时，可以使用地面隔离来解决此问题。
3.引脚和过孔布局：在开关电源PCB设计中，为保证导线布线的简单，建议引脚和过孔布局要简单、紧凑。
建议将所有过孔设计成圆形，因为圆形孔是最容易钻的孔型。
PCB布线在进行PCB布线时，应采取合理的布线策略，以保障信号的完整性和系统的可靠性。
1.线宽和距离：在进行PCB布线时，线宽和距离是非常重要的，它们直接影响到信号的完整性、系统的可靠性和效率。
因此，需要根据具体的电路要求和信号传输的频率来进行选择。
一般来说，在高速信号的传输中，线宽应该大于等于0.3mm，距离应该大于等于6.35mm。
2.简化布线：在PCB进行布线时，尽量简化布线，缩短信号的传输距离、减少信号的变形和抖动。
此外，应尽量使用直线布线，避免出现锯齿形状的布线，这样可以减小信号的传输延迟和噪声。
3.地线分类：在布局和布线中，通常会同时存在多条地线，为避免互相干涉，可以将所有地线分为两类：信号地和功率地。
信号地主要承载信号的返回接地，功率地主要承载电路中大电流的回流。
PCB电源设计
PCB电源设计电源是电子产品中最基本的组件之一。
无论是家用电器还是工控设备，都需要电源来提供稳定的电力。
为了保证电子产品的正常运转，设计一款合适的电源至关重要。
而PCB电源设计是电源设计中非常重要的一环，在整个电源设计过程中占据着极其重要的地位。
一、电源设计的基础知识在进行PCB电源设计之前，需要掌握电源设计的基本知识。
首先，电源设计需要遵循三个原则：安全性、可靠性和稳定性。
这三个原则是构成一个好的电源设计的基础。
安全性指的是电源设计必须符合电气安全的规定，以避免电气事故。
可靠性指的是电源设计必须具有稳定的输出，能够适应各种情况下的负载变化和电源本身的变化。
稳定性指的是电源输出应该能够保持稳定，不受电源温度、工作环境等外界因素的影响。
其次，在电源设计中需要考虑到元器件的选择、布局和散热等各个方面。
元器件选择需要根据电源的输出功率、稳定性、可靠性等考虑。
布局需要使得元器件之间的电流、电压分布合理。
散热需要考虑到电源功率消耗产生的热量问题，以避免元器件过热而损坏。
二、PCB电源设计过程PCB电源设计是电源设计的一种特殊形式。
与传统的电源设计相比，它更注重的是电路板布局和布线的问题。
下面是一个简单的PCB电源设计过程。
1、需求分析：需要考虑电源的稳定性、输出功率和输入电压等因素。
2、设计输入电路：首先需要设计输入电路，包括保险丝、开关、滤波电容等元器件。
在PCB设计中，应该将这些元器件放在电源输入供电端的附近，便于输入电路的调试和检测。
3、设计变压器：根据需要的输出电压和额定功率进行变压器的设计。
在PCB电源设计中，变压器可以根据需要进行放置，但是需要注意使得变压器和输入电路之间的距离尽量短，以避免影响输出稳定性。
4、设计输出稳压电路：稳压电路是PCB电源设计中重要的一部分。
它可以保证电源输出的电压、电流稳定。
在设计稳压电路的时候，需要根据输出电压和需要的额定功率考虑稳压电路的元器件选择和布局。
5、布局和布线：在PCB电源设计的过程中，布局和布线是极其重要的。
DC-DC电源PCB设计指南
DC-DC电源PCB设计指南袁渊2002年8月7日目录1、布线规则 (3)2、EMC设计 (6)3、散热设计 (9)4、安全性设计 (10)5、电容的选取 (12)附录（一）UCC3882应用示例 (19)附录（二）TPS5103应用示例 (19)附录（三）LT1765应用示例 (21)附录（四）LT1959应用示例 (22)附录（五）参考资料 (22)DC-DC电源是开关电源的一种，与线性电源相比，其调整管工作在饱和和截至状态，因而发热量小，效率高，但开关电源输出的直流上会叠加较大的纹波，且开关管工作时会产生较大的尖峰脉冲干扰，可加稳压二极管和磁珠来改善。
DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。
斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton（通用），二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。
1、布线规则总结各生产厂家产品的datasheet可得Layout的一般规则为：1.1至少采用四层板；由于DC-DC中的高频及大电流的信号易对其它信号产生干扰，而它的敏感信号如sense信号则易受到外界的干扰，那么有一个良好的吸收地平面是必需的，这就要求四层以上的PCB板。
另外在LT1765的资料中提到在芯片下建一层地层，可使芯片的热阻降至最低。
1.2信号地和电源地分成两块并用一个通道相连,元器件直接与信号地单点或星型连接；在各芯片的datasheet中地一般被分为信号地（signal ground）和电源地（power ground），特别的在MAX1652芯片中将地分成了输入地、电源地（在内层）、正常地和输出地，并输入地、电源地（在内层）、正常地与输出地汇合在一点上。
种种的这些措施无非是给各个不同的信号提供一个纯净的回流路径以及隔绝不同信号之间的相互干扰。
1.3各芯片pin的bypass电容要尽可能近的放置在相关pin附近；这样可以缩短芯片pin与相关电容的连线长度，以降低辐射和噪声。
一文了解PCB电源如何布置
一文了解PCB电源如何布置高速电子系统一个成功的设计，必须要求工程师透彻掌握芯片、封装结构及PCB的电源供电系统特性。
为了满足更低的供电电压、更快的信号翻转速度、更高的集成度和许多越来越具有挑战性的要求，而且集成电路的供电电压将会持续降低电压会降到1.2V，甚至更低，从而增加电流。
随着越来越多的生产厂家也从130nm技术转向90nm技术。
从直流IR压降到交流动态电压波动控制来看，由于允许的噪声范围越来越小，这种发展趋势给电源供电系统的设计带来了巨大的挑战。
PCB电源供电系统在对于开关电源的研发，PCB设计占据很重要的地位。
一个差的PCB，EMC性能差、输出噪声大、抗干扰能力弱，甚至连基本功能都有缺陷。
下面我们主要从PCB的分层、电源板层平面的形状、元器件的布局、过孔的分布等等，来谈谈电源的布置。
1、间距对于高电压产品必须要考虑到线间距。
能满足相应安规要求的间距当然最好，但很多时候对于不需要认证，或没法满足认证的产品，间距就由经验决定了。
生产能否保证板面清洁、环境湿度、其他污染等情况如何。
总的来说没有统一标准，越远越好。
最小距离则要考虑最大压差情况下的放电间距，并乘以足够的保护系数3、环路面积无论是输入或是输出、功率环路或信号环路，应尽可能的小。
功率环路发射电磁场，将导致较差的EMI特性或较大的输出噪声;同时，若被控制环接收，很可能引起异常。
另一方面，若功率环路面积较大，其等效寄生电感也会增大，可能增加漏极噪声尖峰。
4、关键走线因di/dt 作用，必须减小动态节点处电感，否则会产生较强的电磁场。
若要减小电感，主要是要减少布线的长度，增加宽度作用较小。
5、信号线对于整个控制部分，布线时应考虑将其远离功率部分。
若因其他限制两者靠得较近，不应。
开关电源PCB设计要点讲解(doc 5页)
开关电源PCB设计要点讲解(doc 5页)开关电源EMI设计摘要：由于开关电源的开关特性，容易使得开关电源产生极大的电磁兼容方面的干扰，作为一个电磁兼容工程师，或则一个 PCB layout 工程师必须了解电磁兼容问题的原因已经解决措施，特别是 layout 工程师，需要了解如何避免脏点的扩大，本文主要介绍了电源 PCB 设计的要点。
1，几个基本原理：任何导线都是有阻抗的；电流总是自动选择阻抗最小的路径；辐射强度和电流、频率、回路面积有关；共模干扰和大 dv/dt 信号对地互容有关；降低 EMI 和增强抗干扰能力的原理是相似的。
2，布局要按电源、模拟、高速数字及各功能块进行分区。
3，尽量减小大 di/dt 回路面积，减小大 dv/dt 信号线长度（或面积，宽度也不宜太宽，走线面积增大使分布电容增大，一般的做法是：走线的宽度尽量大，但要去掉多余的部分），并尽量走直线，降低其隐含包围区域，以减小辐射。
4，感性串扰主要由大 di/dt 环路（环形天线），感应强度和互感成正比，所以减小和这些信号的互感（主要途径是减小环路面积、增大距离）比较关键；容性串扰主要由大 dv/dt 信号产生，感应强度和互容成正比，所有减小和这些信号的互容（主要途径是减小耦合有效面积、增大距离，互容随距离的增大降低较快）比较关键。
5，尽量利用环路对消的原则来布线，进一步降低大 di/dt 回路的面积，如图 1 所示（类似双绞线利用环路对消原理提高抗干扰能力，增大传输距离）：图 1 ，环路对消（ boost 电路的续流环）6，降低环路面积不仅降低了辐射，同时还降低了环路电感，使电路性能更佳。
7，降低环路面积要求我们精确设计各走线的回流路径。
为开关管的 E/S 极，或取样电阻）。
这样可以减小辐射 EMI 。
要注意，小信号地一定不能接到此屏蔽地上，否则会引入较大干扰。
大 dv/dt 走线通常会通过互容将干扰耦合到散热器及附近的地，最好将开关管散热器接到屏蔽地上，采用表贴开关器件也会降低互容，从而降低耦合。
PCB系统设计指南
PCB系统设计指南第一篇把握IC封装的特性以达到最正确EMI抑制性能将去耦电容直截了当放在IC封装内能够有效操纵EMI并提高信号的完整性，本文从IC 内部封装入手，分析EMI的来源、IC封装在EMI操纵中的作用，进而提出11个有效操纵EMI的设计规那么，包括封装选择、引脚结构考虑、输出驱动器以及去耦电容的设计方法等，有助于设计工程师在新的设计中选择最合适的集成电路芯片，以达到最正确EMI抑制的性能。
现有的系统级EMI操纵技术包括：（1）电路封闭在一个Faraday盒中(注意包含电路的机械封装应该密封)来实现EMI 屏蔽；（2）电路板或者系统的I/O端口上采取滤波和衰减技术来实现EMI操纵；（3）现电路的电场和磁场的严格屏蔽，或者在电路板上采取适当的设计技术严格操纵PCB走线和电路板层(自屏蔽)的电容和电感，从而改善EMI性能。
EMI操纵通常需要结合运用上述的各项技术。
一样来说，越接近EMI源，实现EMI操纵所需的成本就越小。
PCB上的集成电路芯片是EMI最要紧的能量来源，因此假如能够深入了解集成电路芯片的内部特点，能够简化PCB和系统级设计中的EMI操纵。
PCB板级和系统级的设计工程师通常认为，它们能够接触到的EMI来源确实是PCB。
明显，在PCB设计层面，确实能够做专门多的工作来改善EMI。
然而在考虑EMI操纵时，设计工程师第一应该考虑IC芯片的选择。
集成电路的某些特点如封装类型、偏置电压和芯片的工艺技术(例如CMOS、ECL、TTL)等都对电磁干扰有专门大的阻碍。
本文将着重讨论这些问题，同时探讨IC对EMI操纵的阻碍。
1、EMI的来源数字集成电路从逻辑高到逻辑低之间转换或者从逻辑低到逻辑高之间转换过程中，输出端产生的方波信号频率并不是导致EMI的唯独频率成分。
该方波中包含频率范畴宽广的正弦谐波重量，这些正弦谐波重量构成工程师所关怀的EMI频率成分。
最高EMI频率也称为EMI发射带宽，它是信号上升时刻而不是信号频率的函数。
PCB电源供电系统设计
PCB 电源供电系统设计
电源供电系统(PDS)的分析与设计在高速电路设计领域，特别是在计算机、半导体、通信、网络和消费电子产业中正变得越来越重要。
随着超大规模集成电路技术不可避免的进一步等比缩小，集成电路的供电电压将会持续降低。
随着越来越多的生产厂家从130nm 技术转向90nm 技术，可以预见供电电压会降到1.2V，甚至更低，而同时电流也会显着地增加。
从直流IR 压降到交流动态电压波动控制来看，由于允许的噪声范围越来越小，这种发展趋势给电源供电系统的设计带来了巨大的挑战。
PCB 电源供电系统设计概览
通常在交流分析中，电源地之间的输入阻抗是用来衡量电源供电系统特性的一个重要的观测量。
对这个观测量的确定在直流分析中则演变成为IR 压降的计算。
无论在直流或交流的分析中，影响电源供电系统特性的因素有：PCB 的分层、电源板层平面的形状、元器件的布局、过孔和管脚的分布等等。
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当今，在没有透彻掌握芯片、封装结构及PCB 的电源供电系统特性时，高速电子系统的设计是很难成功的。
事实上，为了满足更低的供电电压、更快的信号翻转速度、更高的集成度和许多越来越具有挑战性的要求，很多走在电子设计前沿的公司在产品设计过程中为了确保电源和信号的完整性，对电源供电系统的分析投入了大量的资金，人力和物力。
电源供电系统(PDS )的分析与设计在高速电路设计领域，特别是在计算机、半导体、通信、网络和消费电子产业中正变得越来越重要。
随着超大规模集成电路技术不可避免的进一步等比缩小，集成电路的供电电压将会持续降低。
随着越来越多的生产厂家从130nm 技术转向90nm 技术，可以预见供电电压会降到1.2V ，甚至更低，而同时电流也会显著地增加。
从直流IR 压降到交流动态电压波动控制来看，由于允许的噪声范围越来越小，这种发展趋势给电源供电系统的设计带来了巨大的挑战。
PCB 电源供电系统设计概览通常在交流分析中，电源地之间的输入阻抗是用来衡量电源供电系统特性的一个重要的观测量。
对这个观测量的确定在直流分析中则演变成为IR 压降的计算。
无论在直流或交流的分析中，影响电源供电系统特性的因素有：PCB 的分层、电源板层平面的形状、元器件的布局、过孔和管脚的分布等等。
电源地之间的输入阻抗概念就可以应用在对上述因素的仿真和分析中。
比如，电源地输入阻抗的一个非常广泛的应用是用来评估板上去耦电容的放置问题。
随着一定数量的去耦电容被放置在板上，电路板本身特有的谐振可以被抑制掉，从而减少噪声的产生，还可以降低电路板边缘辐射以缓解电磁兼容问题。
为了提高电源供电系统的可靠性和降级系统的制造成本，系统设计工程师必须经常考虑如何经济有效地选择去耦电容的系统布局。
高速电路系统中的电源供电系统通常可以分成芯片、集成电路封装结构和PCB 三个物理子系统。
芯片上的电源栅格由交替放置的几层金属层构成，每层金属由X 或Y 方向的金属细条构成电源或地栅格，过孔则将不同层的金属细条连接起来。
对于一些高性能的芯片，无论内核或是IO 的电源供电都集成了很多去耦单元。
集成电路封装结构，如同一个缩小了的PCB ，有几层形状复杂的电源或地平板。
在封装结构的上表面，通常留有去耦电容的安装位置。
PCB 则通常含有连续的面积较大的电源和地平板，以及一些大大小小的分立去耦电容元件，及电源整流模块(VRM)。
邦定线、C4凸点、焊球则把芯片、封装和PCB 连接在了一起。
整个电源供电系统要保证给各个集成电路器件提供在正常范围内稳定的电压。
然而，开关电流和那些电源供电系统中寄生的高频效应总是会引入电压噪声。
其电压变化可以由下式计算得到：图1：PCB 上一些常见的会增加电流路径阻性的物理结构设计。
这里ΔV是在器件处观测到的电压波动，ΔI是开关电流。
Z是在器件处观测到的整个电源供电系统电源与地之间的输入阻抗。
为了减小电压波动，电源与地之间要保持低阻。
在直流情况下，由于Z变成了纯电阻，低阻就对应了低的电源供电IR压降。
在交流情况下，低阻能使开关电流产生的瞬态噪声也变小。
当然，这就需要Z在很宽的频带上都要保持很小。
图2：Sigrity PowerDC计算得到电源板层上的电流分布。
注意到电源和地通常用来作为信号回路和参考平面，因此电源供电系统与信号分布系统之间有着很紧密的关系。
然而，由于篇幅的限制，同步开关噪声(IO SSO)引入的电源供电系统的噪声现象和电流回路控制问题将不在这里讨论。
以下几节将忽略信号系统，而单纯注重电源供电系统的分析。
直流IR压降由于芯片的电源栅格(Power Grid)的特征尺寸很小(几微米甚至更小)，芯片内的电阻损耗严重，因此芯片内的IR压降已经被广泛地研究。
而在下面几种情况下，PCB上的IR压降(在几十到几百毫伏的范围内)对高速系统设计同样会有较大的影响。
电源板层上有Swiss-Chess结构、Neck-Down结构和动态布线造成的板平面被分割等情况(图1)；电源板层上电流通过的器件管脚、过孔、焊球、C4凸点的数量不够，电源平板厚度不足，电流通路不均衡等；系统设计需要低电压、大电流，又有较紧的电压浮动的范围。
图3：包括和不包括电源整流模块的平板对输入阻抗。
例如，一个高密度和高管脚数的器件由于有大量的过孔和反焊盘，在芯片封装结构及PCB 的电源分配层上往往会形成所谓的Swiss-Chess结构效应。
Swiss-Chess结构会产生很多高阻性的微小金属区域。
根据，由于电源供电系统中有这样的高阻电流通路，送到PCB上元器件的电压或电流有可能会低于设计要求。
因此一个好的直流IR压降仿真模拟是估计电源供电系统允许压降范围的关键。
通过各种各样可能性的分析为布局布线前后提供设计方案或规则。
布线工程师、系统工程师、信号完整性工程师和电源设计工程师还可以将IR压降分析结合在约束管理器(constraint manager)中，作为对PCB上每一个电源和地网表进行设计规则核查的最终检验工具(DRC)。
这种通过自动化软件分析的设计流程可以避免靠目测，甚至经验所不能发现的复杂电源供电系统结构上的布局布线问题。
图2展示了IR压降分析可以准确地指出一高性能PCB上电源供电系统中关键电压电流的分布。
交流电源地阻抗分析很多人知道一对金属板构成一个平板电容器，于是认为电源板层的特性就是提供平板电容以确保供电电压的稳定。
在频率较低，信号波长远远大于平板尺寸时，电源板层与地板的确构成了一个电容。
然而，当频率升高时，电源板层的特性开始变得复杂了。
更确切地说，一对平板构成了一个平板传输线系统。
电源与地之间的噪声，或与之对应的电磁场遵循传输线原理在板之间传播。
当噪声信号传播到平板的边缘时，一部分高频能量会辐射出去，但更大一部分能量会反射回去。
来自平板不同边界的多重反射构成了PCB中的谐振现象。
图4：三种设置情况下 PowerSI计算得到的PCB输入阻抗曲线。
(a)不包含电源整流模块；(b)包含电源整流模块；(c)包含电源整流模块和一些去耦电容。
在交流分析中，PCB的电源地阻抗谐振是个特有的现象。
图3展示了一对电源板层的输入阻抗。
为了比较，图中还画了一个纯电容和一个纯电感的阻抗特性。
板的尺寸是30cm×20cm，板间间距是100um，填充介质是FR4材料。
板上的电源整流模块用一个3nH的电感来代替。
显示纯电容阻抗特性的是一个20nF的电容。
从图上可以看出，在板上没有电源整流模块时，在几十兆的频率范围内，平板的阻抗特性(红线)和电容(蓝线)一样。
在100MHz以上，平板的阻抗特性呈感性(沿着绿线)。
到了几百兆的频率范围后，几个谐振峰的出现显示了平板的谐振特性，这时平板就不再是纯感性的了。
至此，很明显，一个低阻的电源供电系统(从直流到交流)是获得低电压波动的关键：减少电感作用，增加电容作用，消除或降低那些谐振峰是设计目标。
为了降低电源供电系统的阻抗，应遵循以下一些设计准则：1. 降低电源和地板层之间的间距；2. 增大平板的尺寸；3. 提高填充介质的介电常数；4. 采用多对电源和地板层。
然而，由于制造或一些其他的设计考虑，设计工程师还需要用一些较为灵活的有效的方法来改变电源供电系统的阻抗。
为了减小阻抗并且消除那些谐振峰，在PCB上放置分立的去耦电容便成为常用的方法。
图4显示了在三种不同设置下，用Sigrity PowerSI计算得到的电源供电系统的输入阻抗：a. 没有电源整流模块，没有去耦电容放置在板上。
b. 电源整流模块用短路来模拟，没有去耦电容放置在板上。
c. 电源整流模块用短路来模拟，去耦电容放置在板上。
从图中可见，例子a蓝线，在集成电路芯片的位置处观测到的电源供电系统的输入阻抗在低频时呈现出容性。
随着频率的增加，第一个自然谐振峰出现在800MHz的频率处。
此频率的波长正对应了电源地平板的尺寸。
例子b的绿线，输入阻抗在低频时呈现出感性。
这正好对应了从集成电路芯片的位置到电源整流模块处的环路电感。
这个环路电感和平板电容一起引入了在200MHz的谐振峰。
例子c的红线，在板上放置了一些去耦电容后，那个200MHz的谐振峰被移到了很低的频率处(<20MHz)，并且谐振峰的峰值也降低了很多。
第一个较强的谐振峰则出现在大约1GHz处。
由此可见，通过在PCB上放置分立的去耦电容，电源供电系统在主要的工作频率范围内可以实现较低的并且是平滑的交流阻抗响应。
因此，电源供电系统的噪声也会很低。
图5：针对不同结构仿真计算得到的输入阻抗。
不考虑芯片和封装结构(红线)；考虑封装结构(蓝线)；考虑芯片、封装和电路板(绿线)。
在板上放置分立的去耦电容使得设计师可以灵活地调整电源供电系统的阻抗，实现较低的电源地噪声。
然而，如何选择放置位置、选用多少以及选用什么样的去耦电容仍旧是一系列的设计问题。
因此，对一个特定的设计寻求最佳的去耦解决方案，并使用合适的设计软件以及进行大量的电源供电系统的仿真模拟往往是必须的。
协同设计概念图4实际上还揭示了另一个非常重要的事实，即PCB上放置分立的去耦电容的作用频率范围仅仅能达到几百兆赫兹。
频率再高，每个分立去耦电容的寄生电感以及板层和过孔的环路电感(电容至芯片)将会极大地降低去耦效果，仅仅通过PCB上放置分立的去耦电容是无法进一步降低电源供电系统的输入阻抗的。
从几百兆赫兹到更高的频率范围，封装结构的电源供电系统的板间电容，以及封装结构上放置的分立去耦电容将会开始起作用。
到了GHz频率范围，芯片内电源栅格之间的电容以及芯片内的去耦电容是唯一的去耦解决方案。
图5显示了一个例子，红线是一个PCB上放置一些分立的去耦电容后得到的输入阻抗。
第一个谐振峰出现在600MHz到700MHz。
在考虑了封装结构后，附加的封装结构的电感将谐振峰移到了大约450MHz处，见蓝线。
在包括了芯片电源供电系统后，芯片内的去耦电容将那些高频的谐振峰都去掉了，但同时却引入了一个很弱的30MHz谐振峰，见绿线。
这个30MHz的谐振在时域中会体现为高频翻转信号的中频包络上的一个电压波谷。
芯片内的去耦是很有效的，但代价却是要用去芯片内宝贵的空间和消耗更多的漏电流。
将芯片内的去耦电容挪到封装结构上也许是一个很好的折衷方案，但要求设计师拥有从芯片、封装结构到PCB的整个系统的知识。
但通常，PCB的设计师无法获得芯片和封装结构的设计数据以及相应的仿真软件包。
对于集成电路设计师，他们通常不关心下端的封装和电路板的设计。
但显然采用协同设计概念对整个系统、芯片-封装-电路板的电源供电系统进行优化分析设计是将来发展的趋势。
一些走在电子设计前沿的公司事实上已经这样做了。
参考文献International Technology Roadmap for Semiconductors, 2005 Edition。