PCB设计：用于电源布线的网络管理

有效地管理PCB设计团队需要精通他们的工作。大多数人都没有意识到将员工的可用技能与项目要求相匹配的复杂性，同时还要处理休假请求，系统问题，进度超支和预算承诺。就像掌握俄罗斯方块的巨型3D游戏一样，管理游戏似乎几乎是一种艺术形式，而不是技巧。

但是，当您考虑时，在印刷电路板设计中使用网络也可能会带来一些独特的管理挑战。它们必须与电气，高速和制造规则和约束正确匹配，并符合特定的物理预算。一些网络将比其他网络具有更大的物理长度，而另一些网络将具有独特的拓扑要求。但是，当涉及到电网时，还需要管理另一层次的规则。

电源网和接地网通常具有特定的走线宽度和层要求，而这仅仅是从开始。权力和地面约束的清单不仅限于此。在这里，我们将探索用于电源布线的网络管理，并了解为什么这对设计成功至关重要。我们还将研究一些管理这些网络的方法，这些方法将有助于使您的工作更轻松，更高效。

PCB设计系统始终具有控制所创建迹线的宽度以及这些迹线之间的距离的能力。但是，最初，这些设置只是应用于设计中所有网络对象的全局参数。您可能会猜到，这使电源线和接地线的布线变得困难，因为PCB布局设计人员在布线这些走线时必须手动分配不同的宽度值。

但是，随着工具功能的增加，这些设置也得到了进一步增强，并且不久之后，工具中就包含了数十种用于管理不同网络参数的菜单命令。但是，这也带来了问题，因为布局设计者必须繁琐地设置可以位于下拉菜单，弹出菜单甚至文本输入表单中的多个值。设计师习惯于制作这些文本文件的副本，以免于每次重新创建网络规则的任务，并且在某些情况下甚至会入侵数据库以手动添加规则。

幸运的是，利用当今的PCB设计CAD系统，输入和管理这些设计规则的工作变得更加容易。现在，设计人员可以轻松地使用单个网络的规则，以便分配走线宽度，间距和其他设计参数。设计人员还可以选择通过称为类的网组以及在板的某些区域或特定层上管理这些规则。除了基本的网络参数外，设计人员还可以添加用于高速设计规则的专用参数，并根据电路仿真或阻抗计算来更改这些值。

电源和接地布线通常采用比用于在电路板上布线信号网的标准宽度更宽的走线宽度来完成。如您在上图中所看到的，这些走线可能不一定比板上的其他网络宽很多，但是尺寸的增加可以通过两种方式提供帮助：

需要更宽的走线来处理不断增加的电流和电网温度。

较宽的走线通常也会降低电感，同时有助于控制串扰。

尽管有些板可能会将所有电源和接地都集中到一组“电源”网中，但许多设计人员也将单独或成组地处理它们。这些网络中的每一个都可能需要不同的参数，例如走线宽度和间距，并且单独设置它们可以帮助适应这一点。在下面的图片中，您可以看到一个示例，该示例说明如何在“ Power_Group”下将各个电源网全部分组在一起。

管理电源网的另一个独特方面是控制它们如何将孔或组件垫连接到平面中的大面积铜上。虽然某些连接（例如通孔）可以直接连接到平面，但是将元件焊接到其中的连接将需要散热连接。这是为了防止铜平面充当散热器，并防止连接形成良好焊接点所需的热量。散热垫通常是具有多个较细辐条的焊盘，这些辐条的宽度从孔或组件焊盘辐射到围绕它们的铜平面。

尽管使用约束管理器无疑可以简化用于电源布线的网络管理，但您在设计工具中还需要寻找其他一些有用的东西。首先是从原理图和布局管理网的能力。这使PCB设计工程师能够在设计过程中及早进行布局之前指定电源和接地网络参数。如上图所示，示意图中的约束管理器显示的净值与之前显示的布局约束管理器图相同。通过为原理图中定义的电源网络类别建立这些网络规则，它可以提供更多的数据库基础，从而为布局电路板奠定良好的开端。

在管理网络时另一个非常有用的功能是能够从外部来源引入设计规则的功能。通过保存设计规则，然后稍后将它们再次导入到新设计中，可以节省大量时间和精力。当然，需要针对每种特定设计对其进行调整，但是您不必在每次布置新电路板时都不断地重新发明轮子。另一种选择是使用一种数据库交换格式，例如IPC-2581。这使您可以轻松地与PCB制造商沟通制造和装配文件，同时获取其推荐的板层堆叠信息以及设计规则和约束。
编辑：hfy