¿Es mejor una vía grande que múltiples vías pequeñas cuando se cambian los rastros de potencia y el terreno entre capas?

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Estoy confundido acerca de la ubicación de la vía en las trazas de energía, ya sea para cambiar las capas como parte del enrutamiento del suministro principal o para llegar a los pines de los componentes desde una capa diferente a la ubicación de la traza de energía, y desde los componentes como las tapas de desacoplamiento al suelo plano de referencia

Leí aquí " Muchas vías pequeñas versus pocas vías más grandes " y aquí " https://www.ultracad.com/articles/viacurrents.pdf " que tener múltiples vías es mejor, pero ambas fuentes hablan más sobre los beneficios térmicos de tener múltiples vias en lugar de una gran vía.

Mi confusión es cuando veo esto desde el punto de vista de la inductancia, ya que las vías pequeñas tienen una inductancia más alta y la inductancia alta definitivamente no es una buena idea en una red de distribución de energía.

Entonces mis preguntas son. ¿Es mejor tener dos, o más, 10 mil vías o una gran 30 mil o 40 mil a través de condensadores de desacoplamiento?

Vias para desacoplar tapas

Y, ¿ es mejor tener múltiples vías de 10 mil o una vía grande para conectar la capa superior de VCC a la capa inferior y la fuente de alimentación GND al plano GND?

PDN múltiples vías pequeñas PDN one lagre vía

No me preocupa el calor, sino más bien la integridad del poder. Solo quiero poder cambiar capas sin introducir mucha inductancia y tener un desacoplamiento efectivo.

m4l490n
fuente
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poner varios inductores en paralelo produce una menor inductancia, lo mismo que con resistencias en paralelo,
Jasen
Entonces eso significaría que es esencialmente lo mismo poner múltiples vías pequeñas o una vía grande, ¿verdad?
m4l490n
Creo que sí, pero no he visto ningún número.
Jasen
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@Jasen es en su mayoría correcto, pero recuerde que las vías múltiples cercanas entre sí tendrán inductancia mutua, lo que hará que la fórmula de inductores paralelos habitual (1/ /Lmiq=1/ /L1+1/ /L2+...) algo optimista. A pesar de esto, todavía esperaría que varias vías pequeñas salgan mejor que una vía grande en los casos en que las vías pequeñas brinden una resistencia menor que la vía grande.
The Photon
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cual es la carga En general, para el riel de 3.3V no es necesario tomar tantas consideraciones a menos que transitorios específicos en este riel. Sí, las vías múltiples que conectan un avión son mejores que una sola Vía grande. La agrupación (mantener una proximidad cercana de las vías con x e y entre las vías se mantiene constante y mínima) de las vías también es muy importante, de lo contrario las vías no compartirán las corrientes simétricamente.
user19579

Respuestas:

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Muchas pequeñas vías son mejores. Considere esta configuración:

vias

fuente

La inductancia medida, como se indica en la fuente, es (nH) 0.61, 1.32, 2.00, 7.11, 15.7 y 10.3 para la configuración A, B, C, D, E y F, respectivamente.

La razón de esto es que a través de la inductancia aumenta ligeramente cuando disminuye el diámetro. Esto está más que compensado por tener múltiples vías en paralelo. Hay muchas aproximaciones para la inductancia vía que puede usar para validar el resultado anterior, como

L=5.08h(En4 4hre+1)10-9 9.

usuario110971
fuente
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Recuerde que la conexión se realiza mediante el enchapado del interior de los orificios, de modo que en un tablero con dos milésimas de galón en las vías, la corriente debe fluir a través de un tubo con un espesor de pared de dos mil en el interior de su orificio , posiblemente a una huella de una milésima de pulgada que solo toca el borde del tubo (si el orificio se perforó limpiamente, pero ese es un tema completamente diferente). En su ejemplo, las nueve vías de 10 mil tendrían más sección transversal de cobre a través del tablero que la vía de 50 mil (aproximadamente 9: 5). Esto es importante tanto para la resistencia a altas corrientes como para el efecto de la piel a altas frecuencias.

La otra consideración es el agrietamiento, especialmente cuando se conecta a capas internas. El cobre se expande a una velocidad diferente que el FR4 u otro material de la placa, por lo que habrá más movimiento diferencial y más tensión, ya que la geometría aumenta si la placa se cicla a temperatura. Del mismo modo, cuando el tablero se flexiona durante la vibración o el manejo, una geometría más grande significa que la tensión es mayor en la unión entre el revestimiento del orificio y la traza.

En el caso de las capas externas solo o de tableros de dos lados, he visto vias grandes individuales con un trozo de cable de bus atravesado y soldadas en ambos lados para obtener alta potencia, pero múltiples vías pequeñas generalmente son mejores si usted depende de la galjanoplastia para transportar la corriente.

John Birckhead
fuente
En este punto, me preocupa más la integridad de la energía que las capacidades actuales y térmicas, es decir, tener un suministro limpio con baja inductancia para todos los circuitos digitales de la placa. Según la mayoría de los comentarios, es más claro ahora que muchas vías pequeñas son mejores que una grande desde una perspectiva actual.
m4l490n