傅莉-第三次作业-PMU模块设计

白菜新手

知识回顾：
PMU概念
PMU：power management unit（电源管理单元）
组成：
○        DCDC开关电源（输入、输出、反馈路径）
○        LDO线性稳压电源（输入、输出路径）
○        控制电阻容（其他的电阻电容）
特点：高度集成、体积小（便携式）、更高效的电源转换效率、更低功耗、更耐电、使用寿命更长
应用：消费电子（按芯片需要而集成电源管理、充电控制、开关机控制电路、过/欠压（OVP/UVP）、过温（OTP）、过流（OCP）等保护电路
PMU的布局
布局顺序：
○        DCDC开关电源
■        1、利用PCB与原理图的交互模式，将器件分为DCDC部分、LDO部分、控制电路部分
■        2、对照原理图找出DCDC的输入、输出主干道
■        3、输入电容靠近IC管脚摆放
■        4、按一字型或L型布局，让路径最短
■        5、参考空间合理性和工艺和合理性选择摆放的层，同时考虑后期走线
●        空间合理：若空间摆放不下，同时为缩短路径，可考虑将器件放在BOT层
●        工艺合理：大器件尽量摆放在同一层，避免回流焊时脱落风险（回流焊要求先焊接小器件一面，再焊接大器件一面）
■        6、相邻电感互相垂直摆放，减少干扰
○        LDO线性稳压电源
■        1、找出LDO输入、输出主干道
■        2、滤波电容按先大后小原则
■        3、靠近电源芯片的输入、输出管脚摆放
○        控制电路部分：就近原则，就近摆放在IC管脚处，空间不够可考虑放BOT层
○        板框绘制：按布局的整体大小，重新绘制合适大小的板框（减少成本）
PMU的布线
布线顺序
○        布线规则设置
■        1、建立CLASS-PWR
■        2、线宽规则：PWR  8-100mil     ALL   6mil
■        3、阻焊规则：2.5mil
■        4、铜皮连接：全连接
■        5、**设计规则：批量关闭在线与批量所有，单独将电气性能全部打开
■        6、间距规则：5mil，忽略焊盘间距
○        DCDC开关电源
■        1、确认主干道载流、回流路径线宽和过孔：   根据原理图显示的电流大小确认，同时考虑余量：如1.5A电流，理论值30mil，考虑余量，40mil线宽，0.25mm过孔至少4个  
■        2、主干道布线：
●        输入路径铺铜并打孔，打孔打在电容左侧
●        马上处理输入路径的回流GND并打孔
●        输出路径铺铜并打孔，打孔打在电容后
●        马上处理输入路径的回流GND并打孔，注意孔数
■         2、反馈线从滤波电容后面取样，连接到滤波电容的过孔上，注意尽量缩短路径
○        LDO线性稳压电源
■        1、明确哪里是主干道，确定电流和线宽大小
■        2、从IC焊盘出线不超过焊盘宽度，中途再shift+W换线宽大小，连接到电容焊盘上，电容焊盘再出线就近打孔
■        3、每个电容回流GND出线并就近打孔
○        控制电路部分：与IC焊盘连线并打孔，GND连线，IC的GND连到IC的GND大焊盘上，其他焊盘对照原理图出线
○        电源连线：所有输入电源VSYS_5.0V在BOT层连起来，DCDC电流大，主要采用铺铜处理，LDO电流不大的采用15mil的线连接，注意预留打焊盘GND连接铜皮的空间要足够宽
○        电感焊盘中间位置铜皮挖空处理：多边形挖空
PMU模块散热处理
散热原理
○        金属导热
○        散热焊盘的添加
○        大面积的GND铜皮连接
散热处理
○        在IC散热焊盘上添加散热过孔GND，中间放一个孔0.8mm，盘1.2mm的大过孔
○        大面积铜皮连接：复制一个板框TVG改为TOP层铜皮，重新铺铜；再复制一个到BOT层，重新铺铜
学习心得：步骤清晰，操作过程中尤其注意打过孔，过孔数量，打在什么位置，输入的打在电容前面，输出的打在电容后面，GND回流也要打孔，容易出错。前期布局花费时间较长，需要考虑摆放空间和工艺要求，哪些放在TOP层，哪些放在BOT层。