理解电流分布是至关重要的减少浪费,避免过度设计通过数组。
印刷电路板(PCB)就像一个复杂的城市,无数的数据信号交织在一起的通路和权力。以满足现代的电流需求,高性能的集成电路(ic)、配电网络(生产)通常由宽电力飞机多层提供功率输出的低阻路径。这些飞机与阵列通过缝合。了解当前分为这样的数组是至关重要的减少浪费和不必要的过度设计的数组,这样的数组可以提供宝贵的见解和仿真优化。
一些简单的电阻计算将促进生产电流分布的一个基本的了解。电阻等于电阻率除以面积乘以长度。R =ρ* L /。铜的电阻率(ρ)是1.724×10 ^ 8 ohm-m,或6.787×10 ^ 4 ohm-mil。的横截面铜跟踪或飞机,面积(a) =宽*高,身高是由铜体重(5盎司。1盎司,等等)。如果我们设定宽度等于长度,使铜块的广场,他们将抵消阻力公式。因此,我们可以确定铜的电阻为“广场”基于铜的重量。例如,假设1盎司。铜面1.35密耳厚,这意味着“广场”的平面mΩ0.503有阻力。通过,另一方面,有一个环形截面,阻力会:ρ*长度/(π*(钻大小/ 2)^ 2 -π*((钻大小-(电镀厚度* 2)/ 2)^ 2]。 So for a via with an 8-mil drill via with 1/2-oz (0.7-mil) plating that goes all the way through an 82-mil board, the resistance of that via would be 3.47 mΩ end to end. That is close to moving through seven “squares” of a 1-oz. plane, which would be 3.52 mΩ.
图1:使用方形的平面确定电阻通过平面形状。
在大多数板设计,通过的阻力往往远低于移动通过广场平面。因此,通过比别的更重要的位置在决定多少电流通过。
在图2所示的例子中,有两个主要的配电网络的“腿”(生产)通过一系列5×5的缝合连接通过。电流从左边的腿的底部的右腿。飞机形状层VCC1和GND1分层盘旋飞行,相隔只有3毫升,所以每个通过礼物只有8.8µΩ或0.0088 mΩ的阻力。这意味着超过50倍的电阻(503µΩ)经历一个正方形平面的经历通过。这意味着通过的位置将是最重要的因素在确定当前通过它,这意味着很可能有非常不同的在不同的数组中通过电流。
图2:生产层连接的短,脂肪通过。
这个假设被证实通过观察仿真结果如图3所示。电流的电流密度图显示,大部分集中在弯曲的角落。因为通过电阻远小于飞机阻力,目前宁愿转危为安比扩散到其他通过紧密,提供的最小阻力路径。via-current图显示了如何通过当前数组内从0.003到9.7不等。
图3:结果分析在生产层连接的短,脂肪通过。
对比的例子,连接平面层顶部和底部层,由大多数板的厚度(92.1密耳)。缝合通过,仍在5×5数组,分组在一个密集的模式,每个人都有3.737 mΩs阻力。这意味着小于1/7th尽可能多的阻力(0.503 mΩ)经历一个正方形平面的经历通过。因为通过电阻比铜面,当前更平均地蔓延在通过最小化总阻力。换句话说,阻力最小的路径将通过许多通过并行执行。
这个假设被证实通过观察仿真结果如图4所示。电流密度图显示了当前的浓度在整个通过阵列的中心连接的两条腿。因为通过电阻很高,通过更密集,在通过电流影响的范围将更加均匀。via-current图显示了如何通过数组内的电流变化不大,从最高1.611的2.691降到最低。
图4:分析的结果在生产层连接的长,瘦通过。
比较这两个例子揭示了两个不同的极端的如何分布在电流通过数组。在极端情况下的长,瘦通过密集,同样电流更平衡。是有区别的只有1通过数组。然而,这种情况很少在实际板设计,所以更不均匀分布是可以预料到的,正如在其他情况的差异几乎10。
对于更多的细节,您可以下载论文全文通过的电流分配数组从西门子。
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