電源管理單元（PMU）作為便攜設(shè)備電源管理的集大成者，通過高度集成多種功能于緊湊封裝中，極大提升了系統(tǒng)效率與能效，順應(yīng)了微型化、高密PCB設(shè)計的潮流。作為電力系統(tǒng)的核心，PMU的PCB設(shè)計直接關(guān)乎電子系統(tǒng)性能與穩(wěn)定性，尤其在復雜應(yīng)用與嚴格性能要求下，設(shè)計的精確嚴謹性更顯關(guān)鍵。

因此，探索并應(yīng)用先進的PCB設(shè)計技術(shù)以增強PMU的可靠性，是應(yīng)對設(shè)計挑戰(zhàn)、促進設(shè)備性能躍升、延長產(chǎn)品壽命及滿足用戶期望的必由之路。這一過程涵蓋從精選材料、熱管理策略、信號與電源完整性的優(yōu)化，到電磁兼容性（EMC）設(shè)計等多方面精細考量，每一項優(yōu)化均對系統(tǒng)魯棒性和可靠性有著根本影響。深入這些綜合技術(shù)的研究與實踐，旨在推動PMU設(shè)計的革新進步，強化其在現(xiàn)代電子技術(shù)領(lǐng)域不可動搖的基礎(chǔ)地位。

01

PMU的主要功能

智能供電管理

PMU作為智能電源管家，確保設(shè)備各部分獲得穩(wěn)定適當?shù)碾妷汉?a href="http://m.makelele.cn/tags/電流/" target="_blank">電流，維持設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，并能實時檢測并調(diào)整電源狀態(tài)，滿足設(shè)備不同工作場景的電源需求。

無縫電源切換

PMU具有出色的電源切換功能。當設(shè)備需要在電池供電和外部電源供電之間進行切換時，例如插入或拔出電源適配器，PMU能夠自動進行無縫切換，確保設(shè)備的連續(xù)工作，避免因電源切換導致的設(shè)備中斷或重啟。

精細電池管理

PMU精細管理電池，實時監(jiān)測電量并提供實時信息。智能充電策略根據(jù)電池類型和狀態(tài)充電，延長使用壽命。PMU具備過充和過放保護，確保電池安全使用。

智能功耗優(yōu)化

PMU智能調(diào)整設(shè)備功耗以適應(yīng)工作狀態(tài)和用戶設(shè)置。在待機或休眠時降低功耗延長電池時間，高負載時調(diào)整策略保持出色性能。

全方位硬件保護

PMU提供全方位硬件保護，實時監(jiān)測溫度、電流和電壓，發(fā)現(xiàn)異常時采取保護措施，如降低功耗、關(guān)閉功能或切斷電源，降低設(shè)備故障風險，確保設(shè)備和用戶安全。

02

PMU一般組成部分

這些組成部分共同協(xié)作，為電子設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠的電源供應(yīng)，確保設(shè)備的正常運行。

DC/DC開關(guān)電源

負責將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換為不同電壓等級的直流電壓輸出，以滿足不同電路和芯片的需求。

LDO低壓差線性穩(wěn)壓電源

為電路提供穩(wěn)定的直流電壓，具有較小的電壓波動和噪聲。

控制電路

負責監(jiān)控和管理電源模塊的工作狀態(tài)，包括電壓、電流、溫度等參數(shù)的檢測和保護。

保護電路

包括過壓保護、欠壓保護、過溫保護等，確保電源模塊在異常情況下能夠安全關(guān)閉或采取其他保護措施。

濾波電路

用于濾除電源噪聲和干擾，提高電源的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

其他輔助電路

如電池管理電路、充電控制電路等，用于管理電池充電和放電過程，以及與其他外設(shè)的連接和通信。

03

PMU模塊布局

1、在布局時，首要任務(wù)是處理DCDC部分。為了確保最佳性能和效率，應(yīng)使電感與焊盤管腳之間的連接線路盡可能短。這有助于減少電阻和電感對電流的影響，從而提高電源轉(zhuǎn)換效率。

2、相鄰電感之間需要垂直擺放，以確保磁場互不干擾，降低電磁干擾（EMI）的風險。

3、根據(jù)電路原理圖和實際空間需求，將DCDC對應(yīng)的其他電路組件合理擺放，確保整體布局的緊湊與和諧。

4、布局時需注意電感與芯片之間保持適當?shù)拈g距，以防止電感產(chǎn)生的磁場對芯片工作造成干擾。同時，還要確保其他關(guān)鍵信號線路能夠順利連接至外部接口。

5、在處理DCDC部分后，接下來是LDO電源模塊。小電容可以放置在背面，但應(yīng)注意與散熱焊盤保持足夠的間距。這是因為散熱焊盤在最后階段需要進行打孔處理，以確保模塊的散熱性能。

6、為了避免電感底部產(chǎn)生的磁場對其他組件造成干擾，電感底下不應(yīng)放置任何元器件。

7、器件與芯片之間應(yīng)保持適當?shù)拈g距，以便留出足夠的空間用于散熱孔的設(shè)置，確保模塊在高負荷運行時能夠有效散熱。

8、最后，將剩余的控制部分器件擺放在模塊中，并在整體布局完成后進行細致的優(yōu)化調(diào)整。這包括檢查信號完整性、電源完整性、熱設(shè)計等方面的問題，以確保整個PMU模塊的性能和穩(wěn)定性達到預期水平。

04

PMU模塊布線

1、優(yōu)先對DCDC電源部分進行扇孔處理。確保電源輸出線路短而粗，以滿足電源載流要求。這有助于降低電阻和電感，提高電源轉(zhuǎn)換效率。

2、由于電源需要給其他電路模塊供電，因此在輸出的最后一個濾波電容后方進行打孔處理。同時，GND部分也需要進行相同的打孔處理。通常，電源打孔的數(shù)量應(yīng)與GND打孔數(shù)量保持一致。

3、從左上角的管腳開始，按照從左到右、從上到下的順序進行順時針或逆時針的扇孔處理。注意，PMU的處理順序需要按照PCB管腳位置來確定，而非原理圖的順序。

4、反饋元器件應(yīng)靠近芯片管腳擺放，以確保反饋信號的準確性和穩(wěn)定性。同時，反饋線路應(yīng)避免經(jīng)過大電流功率平面，以防止干擾。

5、根據(jù)電源輸入的電流大小，計算并打上相應(yīng)數(shù)量的過孔，以滿足載流要求。這有助于確保模塊的穩(wěn)定性和可靠性。

6、完成整體扇出后，在散熱焊盤上打上GND過孔以輔助散熱。這有助于將模塊產(chǎn)生的熱量迅速導散，提高模塊的散熱性能。

7、所有帶有網(wǎng)絡(luò)的焊盤都需要進行扇出處理，以確保信號的完整性和穩(wěn)定性。這有助于降低信號損失和提高模塊性能。

8、對整體布線進行檢測，確保滿足載流要求和設(shè)計合理性。這包括檢查信號完整性、電源完整性、熱設(shè)計等方面的問題，以確保整個PMU模塊的性能和穩(wěn)定性達到預期水平。

深入分析PMU模塊的布局與布線揭示了優(yōu)化設(shè)計對性能提升的關(guān)鍵作用。細枝末節(jié)的精益求精是產(chǎn)品在激烈市場競爭中穩(wěn)固地位的保證。展望未來，技術(shù)演進與創(chuàng)新將持續(xù)為PMU設(shè)計開辟新徑與挑戰(zhàn)。讓我們共同努力，挖掘電力管理的廣闊潛能，為電子設(shè)備的可靠運行和長效續(xù)航提供強大支持。

華秋DFM軟件能夠?qū)MU的PCB設(shè)計進行前期檢查，包括設(shè)計規(guī)則檢查(DRC)、制造規(guī)則檢查(MRC)等，有助于提前發(fā)現(xiàn)并修正潛在的設(shè)計錯誤，如間距過小、走線寬度不足等問題，從而優(yōu)化設(shè)計，確保PMU的高效穩(wěn)定工作。并且通過分析PCB設(shè)計的可制造性，幫助設(shè)計師了解設(shè)計是否符合生產(chǎn)要求，比如是否有利于自動化組裝、是否存在難以焊接的元件布局等，這對于集成度高、空間緊湊的PMU設(shè)計也尤為重要。

還能評估設(shè)計的成本效益，通過優(yōu)化板材利用率、減少特殊工藝需求等手段，有效控制PMU模塊的生產(chǎn)成本，使產(chǎn)品更具市場競爭力。華秋DFM軟件是PMU電源管理模塊PCB設(shè)計中不可或缺的輔助工具，它通過一系列的分析、驗證和優(yōu)化功能，確保設(shè)計的高質(zhì)量與高效率，加速產(chǎn)品從設(shè)計到生產(chǎn)的全過程。

華秋DFM軟件是國內(nèi)首款免費PCB可制造性和裝配分析軟件，擁有500萬+元件庫，可輕松高效完成裝配分析。其PCB裸板的分析功能，開發(fā)了19大項，52+細項檢查規(guī)則，PCBA組裝的分析功能，開發(fā)了12大項，600+細項檢查規(guī)則。

基本可涵蓋所有可能發(fā)生的制造性問題，能幫助設(shè)計工程師在生產(chǎn)前檢查出可制造性問題，且能夠滿足工程師需要的多種場景，將產(chǎn)品研制的迭代次數(shù)降到最低，減少成本。

華秋DFM軟件下載地址（復制到電腦瀏覽器打開）：

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

原文標題：PMU電源管理模塊如何精妙布局與高效供電？

文章出處：【微信公眾號：華秋DFM】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。