طراحی PCB، هنر مهارت و تکرار
طراحی PCB بیشتر از اینکه یک علم باشد، یک هنر است. هنر، مهارت است و با تکرار و تمرین به دست می‌آید.
در این مقاله قصد داریم نکاتی را که در طراحی مدار مهم هستند بیان کنیم. خواندن این مقاله زیاد طول نخواهد کشید؛ با ما همراه باشید.
1- جایگذاری و چیدمان قطعات در طراحی PCB
بعد از نهایی شدن شماتیک مدار، نوبت به طراحی مدار چاپی می‌رسد. اولین و جزو مهم‌ترین مرحله، قرار دادن صحیح قطعات الکترونیکی است.چرا؟
چون این مرحله همه فرآیندهای بعدی طراحی برد را تحت تاثیر قرار می‌دهد. اگر قطعات به درستی قرار نگیرند، مشکلاتی مانند وایای اضافی، مسیرکشی‌های طولانی و مشکلات دیگر پیش خواهد آمد.
2- مسیرکشی اصولی
یکی از نکات بسیار مهم در طراحی PCB، مسیرکشی بخش قدرت و تامین توان است. مهم‌ترین مسیر، زمین (GND) است.
سیگنال زمین باید عریض باشد چرا که قرار است جریان بیشتری را از خود عبور دهد. مسیر زمین باید از منابع نویز حفظ شود چون بیشترین کاربرد در مدار را دارد و می‌تواند خود عامل انتقال نویز باشد.
سپس مسیرهای دیگر توان اهمیت پیدا میکنند. این مسیرها معمولا با نام‌هایی مانند VCC، 5V، 3.3V و… مشخص می‌شوند.
همچنین باید دقت شود که مسیرهای آنالوگ حساسیت بیشتری نسبت به دیجیتال دارند و باید به دور از سوئیچینگ و فرکانس های بالا قرار گیرند.
3- مسائل گرمایشی در طراحی PCB
یکی از مواردی که در طراحی باید به آن توجه کرد، مسائل گرمایشی است. برخی قطعات گرمای زیادی تولید میکنند و اگر این مسئله رعایت نشود، ممکن است عملکرد مدار کاملا مختل شود.
پس از تشخیص این قطعات می‌توان از هیت‌سینگ یا همان خنک‌کننده برای کاهش دمای آنها استفاده کنید. این موضوع به‌ویژه در بردهای قدرت و بردهایی که مصرف توان بالایی دارند اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
هچنین مهم است در طراحی، قطعات حساس را از منابع گرما دور نگه داریم تا از سوختن آنها جلوگیری شود.
نکته دیگر، اگر بیش از یک قطعه گرمای زیادی تولید میکنند، میتوانید این قطعات را از هم دور کنید تا نقاط داغ در مدار ایجاد نشود و خنک کردن آنها راحت‌تر باشد.
4- جدا کردن بخش‌های مختلف مدار PCB
یک طراحی خوب به گونه‌ای است که بخش‌های مختلف مدار روی یکدیگر تاثیر نگذارند. هرچند که ایده‌آل بودن این موضوع همیشه ممکن نیست، اما بهینه طراحی کردن یک هنر است که با تجربه به دست می‌آید.
به این چند مورد دقت کنید:
- تغذیه
- نقاط حرارتی
- مدار قدرت
- فرکانس بالا
- بخش آنالوگ
مثلاً فرض کنید قسمت فرکانس بالا کنار بخش آنالوگ قرار بگیرد، این خود یک خطای طراحی است که باید رعایت شود.
5- قوانین استاندارد طراحی PCB
در طراحی برد، قوانین و استانداردهایی وجود دارند که باید آنها را یاد بگیریم و در طراحی برد از آنها پیروی کنیم.
- قوانین عمومی (IPC)
- قوانین الکتریکی در طراحی برد (ERC)
- قوانین طراحی در برد (DRC)
- قوانین تشعشع الکترومغناطیسی (EMC)
- تمهیدات الکتریسیته ساکن (ESD)
شما از چه نکاتی در طراحی برد استفاده می‌کنید؟ لطفاً نظرات و تجربیان خود را با ما در میان بگذارید.
موارد گفته شده مخصوصا در مدارات حساس اهمیت بالاتری پیدا میکنند. مثلا مدارات مخابراتی، مدارات نظامی، ابزار دقیق و همچنین مدارات پزشکی که علاوه بر استانداردهای بالا، باید استانداردهای دیگری را نیز رعایت کنند.
مقالات دیگری در مورد نکات طراحی بیان شده است که میتوانید در آخر مقاله آنها را مشاهده کنید.
خلاصه
طراحی برد مدار چاپی هم هنر است و هم علم. با توجه به نکاتی که در این مقاله بیان شد، میتوانید طراحی بهینه‌تری داشته باشید و از مشکلات رایج در این زمینه جلوگیری کنید.
خلاصه نکات این مقاله:
1.جایگذاری و چیدمان صحیح قطعات
2.مسیرکشی اصولی
3.مدیریت حرارت برد
4.جدا کردن بخش‌های مختلف مدار
5.رعایت قوانین استاندارد
اگر علاقه مند به دیگر نکات هستید میتوانید به این مقاله مراجعه نمایید.