Probablement, la tâche la plus redoutable de la conception de la carte de circuit sont les pistes de routage. En plus de relier les composants avec précision, vous devez également les acheminer par le biais de voies pour la conception de PCB multicouche tout en vous assurant que les spécifications d’espacement et de dégagement respectent les tolérances de vos services de fabrication et d’assemblage de PCB. Et relever avec succès ces défis exige que vous intégriez la bonne mise à la terre et configuration de PCB d’alimentation dans votre conception.

ALTIUM DESIGNER

Le paquet de logiciel de conception de PCB le plus avancé et complet qui simplifie l'alimentation et la configuration de piste au sol.

En raison de l'utilisation généralisée de l'électronique numérique et analogique dans pratiquement tous les types de produits, il est courant d'avoir des alimentations résidant sur des cartes de circuits imprimés ou PCB. Ces circuits comprennent généralement des convertisseurs continu-continu pour abaisser une tension d'entrée à un niveau inférieur aux transistors de puissance et de circuits intégrés (CI). Il est également fréquent d'avoir des PCB qui combinent la conception numérique et analogique, ainsi que des circuits électroniques qui nécessitent une conception à signal mixte qui comprend des composantes à haute fréquence. Si votre carte contient un circuit d'alimentation ou doit distribuer de l'énergie à ses composants alors, l’application de bonnes directives de configuration de PCB d'alimentation est indispensable pour un fonctionnement sûr et fiable de la fabrication d’un PCB.  

Quelle est la bonne configuration d’un PCB d’alimentation ?

Une bonne configuration de PCB d’alimentation est la distribution de votre signal d'alimentation à tous les dispositifs nécessaires à un niveau ou dans une plage acceptable qui permettra l'opération souhaitée. Tous les signaux électriques ont besoin d'un chemin de retour. Par conséquent, la distribution signifie aussi que les chemins adéquats à la terre doivent également être fournis. Pour faciliter la fabrication de votre carte, en particulier l'assemblage du PCB, votre puissance et les pistes au sol doivent adhérer à la conception des tolérances de fabrication (DFM) de votre fabricant de PCB. En outre, les blocs d’alimentation sont généralement des appareils à haute puissance et votre conception doit inclure les chemins de dissipation de chaleur vers des pastilles thermiques de soulagement, comme illustré à la figure 1 ci-dessous, pour éviter toute surchauffe pendant le brasage qui pourrait endommager les composants ou la carte.

Fig. 1 Création d'une décharge thermique

Différents types de signaux nécessitent différents systèmes de routage de pistes

Lors de la conception du rouage de la puissance et des signaux au sol pour votre carte, il est important de suivre les bonnes instructions de routage de piste qui reconnaissent la nécessité d'isoler les signaux de différents types afin d'améliorer l'intégrité du signal. Cela devrait se refléter dans votre configuration des composants qui rendra l'isolement des systèmes de routage de piste plus simple.

• Il est impératif que votre conception de carte sépare les signaux analogiques, numériques et à haute fréquence pour éviter les bruits qui peuvent faire des ravages avec le fonctionnement en circuit.
  En savoir davantage sur le routage pour différents types de signaux..
• Sachant où placer les plans au sol et s’y relier est important quelle que soit la taille de l’empilage de votre PCB
  En savoir plus sur les plans de masse et de mise à la terre de PCB. .  
• La fabrication de votre carte peut dépendre fortement de la capacité de votre circuit à dissiper rapidement la chaleur.
  En savoir davantage sur les pastilles de décharge thermique. .

ActiveRoute d’Altium Designer facilite le routage d’alimentation et de masse

Il y a beaucoup de considérations que les designers de PCB prennent en compte lors de l’acheminement des pistes ; y compris les largeurs des pistes, les longueurs de piste, les poids des cuivres et le type de voies à utiliser pour le signal, l’alimentation et les plans de masse. Lorsque vous ajoutez les exigences de dégagement et de séparation, les différents niveaux de puissance d’alimentation, le traitement de signaux mixtes et le routage de pistes avec évitement d’obstacles peuvent sembler assez impressionnants. Et sans un logiciel de PCB adéquat pour le routage, la configuration acceptable d’un PCB qui réponde à vos exigences opérationnelles et de fabrication peut être un exercice long et fastidieux.   

La flexibilité d’ActiveRoute permet le routage automatique interactif et manuel de pistes

Pour répondre aux nombreuses demandes d’acheminement, qui entrent parfois en conflit, vous avez besoin d’un outil de routage qui peut vous libérer de l’obligation de jongler avec les contraintes et les recommandations qui limitent vos chemins. Toutefois, vous avez également besoin de la flexibilité nécessaire pour décider des priorités de la contrainte et faire des choix géométriques nécessaires pour le routage autour des objets. Pour la plupart des paquets de conception de logiciels de PCB, vous devez sélectionner manuel, auto-routage ou, la plupart du temps, les appliquer de manière séquentielle. Cette méthode de routage est longue et nécessite généralement une vaste correction d'erreurs. La solution est ActiveRoute d’Altium qui vous permet de profiter de façon interactive de la cohérence de l’automatisation et de la créativité du routage manuel.

Fig. 2 Options de tracés dans Altium Designer

• Pour la plupart des modèles, l'application d’angles pour le routage autour des composants et le forage de trous est nécessaire. Les formes que vous choisissez peuvent faciliter la fabrication de votre carte ou générer des problèmes.

  En savoir davantage sur les meilleures formes et angles pour le routage autour des obstacles.

• Actif Route d’Altium vous permet de réaliser divers tracés simultanément, définir des paramètres de routage fixes ou les modifier à la volée.  

  En savoir davantage sur le routage simple de pistes de PCB avec ActiveRoute. .

• La possibilité de combiner le routage automatisé et manuel est la meilleure méthode pour créer des pistes avec rapidité et précision.

  En savoir davantage sur les fonctionnalités avancées de routage interactif d’Altium Designer. .

Les capacités avancées d’Altium Designer permettent de vérifier que votre routage de configuration de PCB réponde aux exigences de performance et fabricabilité

Passer avec succès la vérification des règles de conception (DRC) est une bonne indication de la conformité des qualifications des services de fabrication de la carte et d'assemblage du PCB, à condition que la bonne DFM, selon le fabricant de votre contrat (CM), a été utilisée. Cependant, avant d'envoyer vos fichiers de conception il y a des examens supplémentaires de votre alimentation et de la mise à la terre qui doivent être effectués ; y compris une inspection visuelle et une analyse thermique.

Le contrôle visuel 3D, le routage interactif et l’analyse du réseau de distribution d'énergie sont les outils nécessaires pour assurer la meilleure configuration d’alimentation et de mise à la terre d’un PCB

La dernière étape de la conception de la configuration de PCB est la vérification. Une partie de la vérification de votre conception qui ne doit jamais être négligée est l’inspection visuelle. Il est en effet possible que votre configuration de PCB soit conforme à toutes les règles et les restrictions que vous avez engagées mais ne réponde pas à d'autres exigences ; telles que le placement de composants ou d'autres éléments en raison du boîtier, du montage ou d'autres problèmes. Une autre procédure de vérification importante est l’analyse thermique. Grâce à l’analyseur de réseau de distribution d’alimentation (PDN) d’Altium vous pouvez simuler les flux actuels le long de vos pistes pour identifier les problèmes de dissipation thermique.

• Avec la capture 3D d'Altium vous vérifiez facilement tous les aspects de la conception graphique.

  En savoir davantage sur la fonctionnalité de conception 3D standard d'Altium. .

• Il est beaucoup moins long et plus rentable de simuler les flux de courant des pistes pour identifier les problèmes d'accumulation de chaleur potentiels lors de la conception où ils peuvent être facilement rectifiés contrairement à leur découverte une fois que la fabrication est terminée.

  En savoir davantage sur l’identification des problèmes de flux de courant avec l’analyseur de PDN..

• La correction des erreurs d’alimentation et des pistes à la terre peut être facilement effectuée à l’aide de la fonctionnalité de routage interactif d’Altium.

  En savoir davantage sur les options de mode de routage interactif d’Altium Designer..

La conception de la mise à la terre et de la configuration d’un PCB d’alimentation exige que vous suiviez non seulement de bonnes instructions de routage de pistes qui comprennent l’isolement des types de signaux et des reliefs thermiques et que vous ayez un paquet complet de conception de PCB avec des fonctionnalités vous permettant de réduire le temps de conception et d’éviter des coûts supplémentaires pour les corrections. La meilleure solution est Altium Designer avec ActiveRoute.