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4點(diǎn)搞定Type-C接口的PCB可制造性設(shè)計(jì)優(yōu)化!

PCB學(xué)習(xí)醬 ? 來(lái)源:PCB學(xué)習(xí)醬 ? 作者:PCB學(xué)習(xí)醬 ? 2023-12-05 12:01 ? 次閱讀
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Type-C接口逐漸顯現(xiàn)出成為未來(lái)主流接口的趨勢(shì),連一貫堅(jiān)持用lighting接口的蘋果手機(jī)也轉(zhuǎn)向使用Type-C接口。

Type-C接口具有支持正反插、體積更小、傳輸速度更快、支持更大的功率傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn),因此廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備,包括智能手機(jī),筆記本電腦,平板電腦等。今天我們研究研究如何卓越打造USB Type-C接口的PCB設(shè)計(jì),提升可制造性!緊跟科技潮流!

一、Type-C引腳的定義與功能

對(duì)于Type C,大家最直觀的感知應(yīng)該是:手機(jī)充電時(shí)直插即可,不用判斷正反。這是因?yàn)?/span>Type C是一組對(duì)稱的連接器,它共有24個(gè)引腳,兩邊對(duì)稱分布,各12個(gè)引腳。

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這些引腳在接口中扮演著不同的角色,以實(shí)現(xiàn)各種功能。一般而言,這些引腳可以分為以下幾類:

1、電源引腳

用于提供電源供應(yīng),通常包括Vbus等引腳,確保設(shè)備能夠正常接收電源。

2、接地引腳

通常標(biāo)為GND,用于建立電路的參考電位,提供穩(wěn)定的電信號(hào)環(huán)境。

3、數(shù)據(jù)傳輸引腳

用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能,包括USB 2.0、USB 3.0等數(shù)據(jù)的傳輸,通常會(huì)有多對(duì)差分信號(hào)引腳,如SSTXp1/SSTXn1等。

4、配置引腳

例如CC1和CC2,這些引腳用于支持正反插入的功能,還可以協(xié)商電壓和電流

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請(qǐng)注意,具體的引腳定義可能會(huì)因?yàn)椴煌瑥S商、不同設(shè)備的設(shè)計(jì)而略有差異。因此,詳細(xì)、準(zhǔn)確的信息還需要參考廠商提供的技術(shù)規(guī)格或相關(guān)文檔。

二、Type-C的PCB設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)Type-C接口的原理圖時(shí),需要考慮與注意的問(wèn)題很多。

首先,確定電源供給需求。

在設(shè)計(jì)Type-C接口的原理圖時(shí),首先需要根據(jù)設(shè)備的電源需求來(lái)確定接口的電源供給能力。Type-C接口支持較高的功率傳輸,因此需確保電路能夠穩(wěn)定地提供足夠的電流和電壓。

其次,要考慮數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。

Type-C接口支持多種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,如USB 2.0、USB 3.0等。在原理圖設(shè)計(jì)中,需要確保接口電路兼容這些協(xié)議,并保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和速度。

另外,需要控制好信號(hào)傳輸。

Type-C接口采用多個(gè)引腳用于信號(hào)的傳輸和控制。在原理圖設(shè)計(jì)中,需要合理規(guī)劃這些引腳的連接方式,確保信號(hào)的正確傳輸,以及信號(hào)的控制和保護(hù)機(jī)制,如過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)和短路保護(hù)等。還有電磁兼容性和靜電放電同樣需要注意,要采取適當(dāng)?shù)拇胧?,如濾波、屏蔽等,來(lái)減少電磁干擾和靜電放電對(duì)接口信號(hào)的影響。

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最后,對(duì)Type-C接口進(jìn)行布局布線時(shí),最好遵循以下布局規(guī)范:

ESD、共模電感器件的布局

ESD(靜電放電保護(hù))器件和共模電感器件應(yīng)靠近USB Type-C接口放置。推薦的放置順序?yàn)椋篍SD→共模電感→阻容。為了確保后焊的可行性,ESD器件與USB接口之間應(yīng)留有1.5mm的間距。

差分信號(hào)線的布局

Type-C接口包含RX/TX1-2四組差分信號(hào)以及兩組D+/D-差分信號(hào),總計(jì)六對(duì)差分線。差分信號(hào)線在布線時(shí),要求至少緊鄰一個(gè)地平面。兩側(cè)都緊鄰地平面為最佳布局方式。為確保信號(hào)質(zhì)量,應(yīng)保證差分線在走線過(guò)程中的線間距的一致性。差分線長(zhǎng)度應(yīng)盡量等長(zhǎng)。當(dāng)兩根線長(zhǎng)度相差較大時(shí),可以通過(guò)繪制蛇行線來(lái)增加短線長(zhǎng)度,以確保信號(hào)同步和完整性。

CC1/CC2關(guān)鍵引腳的布局

CC1/CC2是兩個(gè)關(guān)鍵引腳,它們的作用包括:探測(cè)連接,區(qū)分正反面,區(qū)分DFP(下行端口)和UFP(上行端口),以及主從配置Vbus。在走線時(shí),由于它們的重要性,應(yīng)對(duì)這兩個(gè)引腳進(jìn)行加粗處理,以確保其穩(wěn)定性和可靠性。

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三、Type-C的可制造性優(yōu)化設(shè)計(jì)

本文重點(diǎn)來(lái)了!

為了確保Type-C接口的可制造性和生產(chǎn)效率,需要對(duì)Type-C接口的可制造性設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化,4點(diǎn)優(yōu)化建議如下:

1、焊盤設(shè)計(jì)的優(yōu)化:

對(duì)于貼片焊盤,設(shè)計(jì)應(yīng)精確地滿足目標(biāo)器件腳位的長(zhǎng)、寬和間距的尺寸要求,以確保穩(wěn)定的焊接效果。對(duì)于插件焊盤,引腳孔的大小是關(guān)鍵??讖竭^(guò)大可能導(dǎo)致插件松動(dòng),而孔徑過(guò)小則可能使插件難以插入。建議根據(jù)目標(biāo)器件的引腳尺寸確定合適的孔徑。

2、阻抗疊層設(shè)計(jì)的考慮:

為了減少信號(hào)傳輸過(guò)程中的損耗和干擾,阻抗疊層設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。電路板的設(shè)計(jì)師需要合理地選擇線路板的層數(shù)、阻抗線寬線距和介質(zhì)厚度,以確保滿足阻抗的要求值。這樣的設(shè)計(jì)能夠確保信號(hào)的穩(wěn)定性和完整性。

3、線寬、線距設(shè)計(jì)的成本與生產(chǎn)效率考量:

在設(shè)計(jì)Type-C接口的線寬和線距時(shí),除了滿足電氣性能外,還需要考慮到制造成本、維護(hù)成本、生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品的良品率。過(guò)細(xì)的線寬可能增加生產(chǎn)難度和成本,而適當(dāng)?shù)木€寬和線距可以提高生產(chǎn)效率并降低不良品率。

4、提前檢查設(shè)計(jì)文件,避免可制造性問(wèn)題:

華秋DFM是一款可制造性檢查的工藝軟件,對(duì)于Type-C連接器的PCB可制造性,可以檢查最小的線寬、線距,焊盤的大小,阻焊橋以及是否漏引腳孔??梢蕴崆邦A(yù)防Type-C連接器的PCB是否存在可制造性問(wèn)題。

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結(jié)語(yǔ):

綜上所述,Type-C接口的PCB設(shè)計(jì)要關(guān)注電源、數(shù)據(jù)、控制及電磁兼容,因此合理布局是關(guān)鍵!同時(shí)需要優(yōu)化焊盤、阻抗和線寬提高可制造性。對(duì)此,我們可以借助先進(jìn)軟件來(lái)提高我們PCB設(shè)計(jì)與可制造性優(yōu)化的效率,比如華秋DFM,進(jìn)而使后續(xù)產(chǎn)品生產(chǎn)的效率與良品率得到保證。

華秋DFM軟件下載地址(復(fù)制到電腦瀏覽器打開(kāi)):

https://dfm.elecfans.com/dl/software/hqdfm.zip?from=fsyzlh

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審核編輯 黃宇
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