电源层 PCB：最佳实践
改进多层印刷电路板 (PCB) 的最佳方法之一是使用电源层。通过在 PCB 中使用电源层，您可以利用更短的返回路径，在电路之间获得更好的去耦，并获得更大的电流容量。如果您有兴趣充分利用 PCB，请了解实现电源层的最佳方法。
本文介绍了电源层的定义、它们在 PCB 中的使用方式以及将电源层与 PCB 结合使用的最佳实践。
什么是电源平面？
电源平面是一个扁平的铜平面，旨在为您的 PCB 提供稳定的电压供应。电源层连接到电源，就像接地层连接到电源的接地连接一样。这些电源层通过与带有走线的通孔接触来为组件供电。
您通常只会在具有三层以上的 PCB 中找到电源层。这种在具有更多层的电路板中使用电源层的趋势部分是由于在两层板上使用接地层而不是电源层的好处更大。由于稳定的接地层利用走线为电源供电，因此它们往往是两层板的更好选择。
在超过三层或更多层的电路板中使用电源层是在创建多层堆叠时采用偶数层的行业最佳实践。当叠层具有奇数层时，它会产生不对称的结构，这通常会导致结构缺陷，例如翘曲和扭曲。
如何在 PCB 中使用电源层？
虽然两层板可以从具有走线和轨道的接地层中受益，但大多数四层或更多层板可以从电源层中显着受益。在 PCB 中使用电源层以提供比走线更大的优势的几种主要方式包括：
- 更大的载流能力： 走线往往难以处理更大的电流，导致 PCB 具有更高的工作温度。相比之下，电源层有助于 PCB 具有更低的工作温度，因为它们具有更大的载流能力。
- 更短的返回路径： PCB 可以从电源层中受益的另一种方式是它们的返回路径比使用走线的路径更短。这些较短的返回路径使电源层更方便地为电路供电，因为您可以轻松地遵循连接电源通道和信号层的通孔。通过缩短返回路径，PCB 将获得更高的电磁兼容性 (EMC) 性能。
- 更好地去耦电路： PCB 中经常使用电源层而不是走线，因为它们提供了更好的电路之间的去耦。这种改进的去耦有助于阻止噪声和能量在电源电路之间传播。
电源层设计的最佳实践
如果您对在 PCB 中使用电源层感兴趣，您需要了解电源层设计的最佳实践。通过依靠一些最常见的电源平面设计策略，您可以更好地散热并产生更对称的结构。以下是电源平面 PCB 设计的最佳实践：
为适当的散热设计电源层
多层 PCB 需要有适当的散热，以确保它不会过热和损坏。当您有一个带有电源层的多层板时，最好使用平面分区。您还可以依赖多个过孔，因为这种设计策略可以改善平面分区。通过这些策略，您可以在使用电源层的同时更有效地从 PCB 散热。
使用多个域</h3>
当这些组件具有相同的电压要求时，单层 PCB 通常只需要一个电源域来为其组件供电。对于具有电源层的更复杂和密集的 PCB 设计，最好使用多个域。例如，PCB 的 I/O 端口可能与微控制器单元有不同的电压要求，需要您通过拆分参考平面来考虑这两种电压。
虽然拥有多个域可以帮助您节省空间并确保每个组件都具有正确的功率，但您仍然可能遇到 EMC 问题、更大的噪声和串扰。顶级制造商会将其电源平面 PCB 的大功率、模拟和数字电路分开，以减少负面影响的机会。它们还可以在 PCB 上分离每个电路的电源轨并跳过电源层以接收更有效的布线。此设计选项需要使用接地层来吸收噪声并缩短返回路径。
确保多层板具有对称性
当您设计多层 PCB 时，您会希望它具有适当的对称性。您的电源层在确保这种对称性方面发挥着重要作用。例如，一个四层板需要有两个内部电源层。这种设计策略对于具有安装在底层和顶层的组件的双面 PCB 尤其有用。请记住，在使用多个电源层时，您需要依靠走线来为您的 PCB 提供回报。
使用布局软件和最佳布局工具跨团队协作
生产电源平面 PCB 的另一个最佳实践是使用允许您跨团队协作的布局软件。在您的角落拥有软件可以帮助您设置正确的层尺寸，使用正确的电源平面设计适当地安排堆叠并选择最佳材料。高质量的布局软件还可以帮助您确定最佳位置、尺寸、数量和类型的过孔。
使用跨团队协作软件有助于确保您使用最好的设计。该软件还可以帮助您更有效地模拟您的设计并对其进行分析，以创建最佳的电源平面布局和结构。您可以通过使用有效的布局工具来补充此软件，使流程更加轻松。
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