利用峰值电流优化PCBA布局

2020年10月20日

关键的外卖

为什么知道峰值电流很重要。
如何确定不同信号类型的峰值电流。
如何利用峰值电流流量来优化电路板布局。

心电图信号图

现在每个人都关心健康。真正有助于健康状态的东西;然而，这在很大程度上取决于你问的是谁。例如，有人说健康包括你的身体、情感、社交、智力和精神健康的状态。其他人可能会将职业和环境健康添加到这个列表中。甚至有人断言健康根本不是一种状态。相反，它是对充实和健康生活的追求。基于这些解释，在回答“你好吗”这个问题之前，仔细考虑你的回答可能是明智的。

所有健康定义的一个共同点是身体健康作为一个决定性因素的重要性。最常用的身体健康指标是心脏状况。一般心脏健康的一个快速测试是血压测试，它可以得到心脏施加的最大压力(收缩压)和两次心跳之间静脉的压力(舒张压)。通过心电图(ECG或EKG)可以获得更全面的评估。从心电图信号模式看，异常;例如不规则的心率和/或节律可以被检测到，以及以前或即将发作的心脏病的迹象，缺乏血液流动或氧气，甚至心脏增大。

就像人体内的电信号可以用来检测异常一样，它们也可以用来识别电路板上的意外情况。而pcb上最重要的指标是电流流量。一个测量,电流密度，应始终用于帮助确定足够的痕量和通过铜重量的功能。然而，信号可能会波动，尤其是来自外部的信号。因此，了解和设计峰值电流以优化电路板布局以提高可靠性至关重要。让我们来看看为什么知道这个电流参数如此重要，如何确定它，最后，如何利用它来实现最佳的PCBA设计。

为什么知道电流最大值是至关重要的

pcb上的大多数电源都是通过它们的电压或电压来表示的电力供应。然而，所有电子设备的驱动参数都是电流。如果没有足够的电流，就会出现下面列出的一些问题。

暗流结果

切换失败

基于晶体管的开关依赖于信号电平。如果电流过低，可能不会发生开关，这将对电路工作产生负面影响。

误解了数据

数字设备根据阈值电平解释信号。如果不超过这个水平，高点可能被解释为低点，反之亦然，这可能导致处理器和其他组件故障。

错误的操作

潜流信号传递到其他电路板或设备可能导致错误操作或根本不起作用。

暗流会严重影响功能和电路板的运行;然而，过流可能产生更严重的结果，如下所列。

过流结果

短裤

走线上的电流太大可能导致走线和/或走线与元件之间的短路。

火

如果过流过大或持续存在，可能导致元器件爆炸或电路板着火，并对附近的其他电路板或设备及人员造成威胁。

如上所示，暗流可能会有问题，但过流可能很危险。幸运的是，有一些方法可以确定峰值电流，如下所述。

如何确定电路板的最大电流

电压信号和电流信号一样，通常可以通过它们的波形形状来定义，如下图所示。

峰值和均方根信号之间的关系ls

上面的信号关系;虽然指的是电压，但也适用于电流波形。大多数交流信号可以直接或经过变换归为上述周期类型之一;比如傅里叶，拉普拉斯等等。如图所示，从这种形式可以很容易地通过下面的公式得到峰值。

I(峰值)= I(均方根)x波峰因子(1)

在哪里波峰因素是否依赖于波形类型

和我(rms)通常是从万用表上得到的平均值或测量值。

对于组件，可以从中获得峰值电流流的电流-电压(I-V)特性通常可以从制造商的数据表中获得。对于传输路径，I-V特性或曲线可由首先确定计算阻抗连接元件的走线或过孔。知道峰值电流流现在可以用来生成最佳的PCBA板布局，如下所述。

基于峰值电流的电路板布局

为了确定电路板的最佳布局和路由，必须考虑许多因素。这些包括，在电路板上和通过电路板传播的信号类型，元件足迹的位置，使用多少和什么类型的过孔，材料类型和堆叠层数。此外，还有环境问题;例如温度变化，振动和灵活性问题等。然而，如果不考虑峰值，电流流量可能是最重要的考虑因素，因为它可能导致故障甚至组件和电路板损坏。

为避免这些意外情况，应采取以下步骤。

峰值电流设计步骤