उच्च-प्रदर्शन इलेक्ट्रॉनिक्स की दुनिया में, स्थिर बिजली वितरण प्रणाली की धड़कन है। मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) को मज़बूती से काम करने के लिए लगातार वोल्टेज स्तरों की आवश्यकता होती है, और पावर प्लेन समान बिजली वितरण सुनिश्चित करने का प्राथमिक तंत्र हैं। सरल वितरण से परे, पावर प्लेन शोर में कमी, ईएमआई परिरक्षण और गर्मी अपव्यय सहित महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करते हैं।
एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया पावर प्लेन समग्र पीसीबी प्रदर्शन को बढ़ा सकता है और दीर्घकालिक बोर्ड अखंडता सुनिश्चित कर सकता है। यह मार्गदर्शिका पावर प्लेन की तकनीकी नींव, उनके महत्वपूर्ण उपयोगों और आधुनिक मल्टीलेयर डिज़ाइनों में उन्हें लागू करने के सर्वोत्तम तरीकों की पड़ताल करती है।
एक पावर प्लेन एक समर्पित प्रवाहकीय परत है—आमतौर पर तांबे की एक ठोस शीट—एक मल्टीलेयर पीसीबी के भीतर जो बिजली आपूर्ति से जुड़ा होता है। मानक ट्रेसेस के विपरीत जो विशिष्ट पिनों को बिजली रूट करते हैं, एक पावर प्लेन बोर्ड के एक बड़े क्षेत्र में वोल्टेज का एक निरंतर "भंडार" प्रदान करता है।
जबकि पावर प्लेन की प्राथमिक भूमिका वोल्टेज वितरित करना है, बोर्ड के पावर डिस्ट्रीब्यूशन नेटवर्क (पीडीएन) और सिग्नल इंटीग्रिटी (एसआई) पर इसका प्रभाव बहुआयामी है।
जब एक पावर प्लेन को ग्राउंड प्लेन के बगल में रखा जाता है, तो वे एक बड़े, समानांतर-प्लेट कैपेसिटर के रूप में कार्य करते हैं। यह उच्च-आवृत्ति डिकoupling कैपेसिटेंस प्रदान करता है, जो वोल्टेज रिपल और उच्च-आवृत्ति शोर को दबाने में मदद करता है जिसे व्यक्तिगत ट्रेस संभाल नहीं सकते हैं।
उच्च गति वाले डिजिटल सर्किट करंट के तेजी से फटने की मांग करते हैं। क्योंकि एक पावर प्लेन में एक ट्रेस की तुलना में एक विशाल क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र होता है, यह बेहद कम प्रतिबाधा प्रदान करता है। यह आईआर ड्रॉप (वोल्टेज ड्रॉप) को कम करता है और यह सुनिश्चित करता है कि सबसे अधिक बिजली-भूखे घटक भी स्थिर वोल्टेज प्राप्त करें।
कॉपर एक उत्कृष्ट थर्मल कंडक्टर है। पावर प्लेन आंतरिक हीट सिंक के रूप में कार्य करते हैं, उच्च-शक्ति वाले घटकों (जैसे सीपीयू या MOSFET) द्वारा उत्पन्न थर्मल ऊर्जा को पूरे बोर्ड की सतह पर फैलाते हैं। यह स्थानीयकृत हॉटस्पॉट को रोकता है और आईपीसी-ए-610 अनुपालक सोल्डर जोड़ों की विश्वसनीयता में सुधार करता है।
एक ठोस पावर प्लेन सिग्नल ट्रेसेस के लिए एक संदर्भ प्लेन के रूप में कार्य कर सकता है। ग्राउंड प्लेन के साथ जोड़े जाने पर, यह विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों को शामिल करने में मदद करता है, जिससे विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) काफी कम हो जाता है और बोर्ड की नियामक मानकों के साथ अनुपालन में सुधार होता है।
पावर प्लेन के लाभों को अधिकतम करने के लिए, डिजाइनरों को विशिष्ट डीएफएम (मैन्युफैक्चरिंग के लिए डिज़ाइन) और विद्युत दिशानिर्देशों का पालन करना चाहिए।
उच्च गति वाले डिज़ाइनों के लिए, हमेशा पावर प्लेन को ग्राउंड प्लेन के बगल में रखें। यह एक तंग युग्मन बनाता है जो पीडीएन के लूप इंडक्शन को कम करता है। एक सामान्य सर्वोत्तम अभ्यास "20H नियम" है, जहां पावर प्लेन ग्राउंड प्लेन की तुलना में थोड़ा छोटा होता है ताकि किनारे से निकलने वाले उत्सर्जन को कम किया जा सके।
आधुनिक डिज़ाइनों में, एक ही बोर्ड को कई वोल्टेज (उदाहरण के लिए, 1.8V, 3.3V, और 5V) की आवश्यकता हो सकती है।
डिकoupling कैपेसिटर को आईसी के पावर पिन के जितना संभव हो उतना करीब रखें। कैपेसिटर को पावर प्लेन से जोड़ने वाला विआ लूप क्षेत्र को कम करने के लिए रखा जाना चाहिए, यह सुनिश्चित करते हुए कि कैपेसिटर घटक में प्रवेश करने से पहले उच्च-आवृत्ति शोर को प्रभावी ढंग से "फ़िल्टर" कर सकता है।
2-लेयर बोर्ड के लिए, पावर ट्रेसेस मानक हैं। हालाँकि, 4 से अधिक परतों या उच्च-आवृत्ति वाले घटकों वाले किसी भी डिज़ाइन के लिए, सिग्नल इंटीग्रिटी और कम प्रतिबाधा सुनिश्चित करने के लिए एक पावर प्लेन की अत्यधिक अनुशंसा की जाती है।
एक स्प्लिट पावर प्लेन एक ही तांबे की परत है जिसे विभिन्न खंडों में विभाजित किया गया है, प्रत्येक अलग-अलग वोल्टेज ले जाता है। यह जटिल डिज़ाइनों में स्थान बचाने के लिए आम है, फिर भी कई वोल्टेज रेल के लिए एक प्लेन के लाभ प्रदान करता है।
सिग्नल ट्रेसेस के लिए एक निरंतर संदर्भ प्लेन प्रदान करके, एक पावर प्लेन सिग्नल के रिटर्न करंट के लूप क्षेत्र को कम करने में मदद करता है। छोटे लूप क्षेत्र परिणामस्वरूप काफी कम विकिरण उत्सर्जन होता है।
हालांकि तकनीकी रूप से संभव है (अक्सर "सिग्नल-ऑन-पावर" परत कहा जाता है), यह आदर्श नहीं है। संवेदनशील संकेतों के लिए एक स्थिर, कम-शोर वातावरण बनाए रखने के लिए पावर और ग्राउंड के लिए समर्पित विमानों को रखना सबसे अच्छा अभ्यास है।
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