在更改层之间的电源走线和接地时,一个大通孔比多个小通孔好吗?


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我对电源走线中的过孔布局感到困惑,要么更改层数作为主电源布线的一部分,要么从与电源走线所在位置不同的一层以及从去耦电容帽到地的组件到达组件引脚参考平面。

我在这里读到“ 许多小通孔相对于大通孔,而在这里” https://www.ultracad.com/articles/viacurrents.pdf “具有多个通孔会更好,但两种来源都更多地提到了具有多个小通孔的热效益通孔,而不是一个大通孔。

我从电感的角度来看这是一个困惑,因为小过孔具有较高的电感,而高电感在配电网络中绝对不是一个好主意。

所以我的问题是。在去耦电容器上设置两个或更多的10千万个过孔或一个30或40千个大的过孔更好吗?

去耦帽的通孔

而且,最好有多个10 mil的过孔或一个大的过孔将VCC顶层连接到底层并将电源GND连接到GND平面?

PDN多个小通孔 通过PDN一个

我不关心热量,但更关心电源完整性。我只希望能够在不引入太多电感的情况下切换层并进行有效的去耦。


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与并联的电阻器并联使用多个电感器会产生较低的电感,
Jasen

因此,这意味着放置多个小通孔或一个大通孔在本质上是相同的,对吗?
m4l490n19年

我会这样认为,但我还没有看到任何数字。
詹森

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@Jasen在大多数情况下是正确的,但请记住彼此附近的多个通孔将具有互感,这将使通常的并联电感器公式()变得有些乐观。尽管如此,在小通孔提供的电阻比大通孔低的情况下,我仍然希望多个小通孔比一个大通孔更好。1/Leq=1/L1+1/L2+...
光子

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负载是多少?通常,对于3.3V电源轨,除非该电源轨上有特定的瞬变,否则无需考虑太多因素。是的,连接平面的多个过孔比单个大过孔更好。导通孔的聚类(保持导通孔之间的x和y紧密接近,保持导通孔的恒定和最小值)也很重要,否则导孔将不会对称地共享电流。
user19579

Answers:


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许多小的通孔更好。考虑以下配置:

通孔

资源

如源中给出的,对于配置A,B,C,D,E和F,测得的电感分别为(nH)0.61、1.32、2.00、7.11、15.7和10.3。

原因是当直径减小时,通孔电感会略有增加。通过并联多个通孔可以弥补这一点。您可以使用许多近似的通孔电感来验证上述结果,例如

L=5.08h(ln4hd+1)109.


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请记住,连接是通过对孔内部进行电镀来实现的,因此,在通孔中镀有两密耳的板上,电流必须流过孔内壁厚为两密耳的管,可能只有一密耳的痕迹,仅接触到管子的边缘(如果孔被干净地钻了,但这是一个完全不同的话题)。在您的示例中,相对于一个50密耳的过孔(大约9:5),九个10密耳的过孔在电路板上的铜横截面要更多。这对于高电流下的电阻和高频下的集肤效应都很重要。

另一个考虑因素是裂纹,尤其是在连接到内部层时。铜的膨胀速率与FR4或其他板材料的膨胀速率不同,因此,如果板在温度下循环,则几何尺寸会变大,从而会有更多的差异运动和更大的应力。同样,当板在振动或处理过程中弯曲时,较大的几何形状意味着在孔板和走线之间的接合处应力更大。

对于仅外部层或两侧板,我看到单个大通孔带有一条总线,并在两侧焊接以获得高功率,但是如果您依靠电镀来承载电流,则多个小通孔通常更好。


在这一点上,我更关心的是电源完整性,而不是电流和散热能力,这是指为电路板中的所有数字电路提供干净的电源和低电感的电源。从大多数评论来看,从目前的角度来看,许多小通孔比一个大通孔要好得多。
m4l490n19年
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