pads设计pcb如何电源分割

在 PADS（包括 PADS Professional、PADS Standard、PADS Layout）中进行电源平面分割（电源分割）是设计多层板电源分配的关键步骤。主要目的是在单一平面层（通常是内电层）上为不同的电压轨（如 3.3V, 1.8V, 5V, GND_A, GND_D 等）划分出彼此隔离（具有间隙）的铜皮区域。

以下是详细的步骤和方法（以 PADS Layout/PADS Professional 为例）：

核心思路： 在平面层上绘制封闭的图形（边框）来定义不同电源网络所属的铜皮区域。

详细步骤：

设置层类型（Layer Type）：
- 在层堆栈管理器（Setup -> Layer Definition）中，将用于电源分割的内层（如 Layer 2, Layer 3）的类型设置为 CAM Plane（负片工艺）或 Split/Mixed（分割/混合层）。
- CAM Plane (负片)： 最常用。平面层默认是整层铜皮（相当于 GND），你绘制的“分割线”实际上是挖空的区域（间隙），将整层铜皮分割成独立的岛屿，每个岛屿分配给一个网络（电源或地）。优点是文件小，后期修改方便。
- Split/Mixed (正片)： 平面层默认是“无铜”，你绘制的封闭图形是增加铜皮区域。需要手动绘制每一个电源块的边框。优点是比较直观，适合非常复杂的电源系统或需要特殊形状的场景。缺点是文件稍大。
- 推荐： 对于标准的电源分割，优先使用 CAM Plane。这也是最常见的做法。
切换到目标平面层：
- 在工作区底部的标签页或 View -> Toolbar -> Standard Toolbar 确保可见，然后在层选择下拉列表中选择你要进行分割的内电层（如 Layer 2 (GND) 或 Layer 3 (PWR)）。
进入平面层绘图模式：
- 对于 CAM Plane (负片)：
  - 点击工具栏上的绘图模式切换按钮（通常是一个铅笔图标 ? 或 Drafting Toolbar 上的 Plane Area 图标（常是多边形图标里面有个闪电⚡️或类似标识），或者菜单 Tools -> Drafting -> Plane Area。
  - 确保在 Drafting Toolbar 中选择了 Plane Area 工具。
- 对于 Split/Mixed (正片)：
  - 通常使用 Copper Pour（敷铜）工具来实现。点击工具栏上的绘图模式切换按钮（铅笔?），然后选择 Copper Pour 图标（常是水滴 ? 或铜皮形状），或者菜单 Tools -> Drafting -> Copper。
绘制分割边框（Plane Area Outline / Copper Pour Border）：
- CAM Plane (负片)：
  - 使用 Plane Area 工具，像绘制多边形一样，沿着你希望某个电源网络占据区域的边缘 点击鼠标左键放置顶点。
  - 关键： 你所绘制的边框内部，将是该电源网络对应的铜皮区域；你所绘制的边框线本身及其外部，将是挖空的间隙（Anti-copper），与其他电源网络隔离。
  - 绘制一个闭合的形状（最后一点点击回起点）。确保形状覆盖了所有需要连接到该电源网络的过孔/焊盘。尽量避免锐角，转角处建议使用 45° 角。
- Split/Mixed (正片)：
  - 使用 Copper Pour 工具，同样绘制一个闭合的多边形形状。这个形状内部将被填充为铜皮（属于某个网络）。需要为每一个独立的电源区块绘制一个铜皮。
分配网络（Assign Net）：
- 绘制完边框或铜皮形状后，软件会立即弹出 Add Drafting 对话框（或类似的属性对话框）。
- 在 Net 下拉菜单中，为该分割区域或铜皮选择正确的电源或地网络（如 +3.3V, GND）。
- 命名（可选但推荐）： 在 Name 或 Label 字段给这个分割区域一个描述性名称（如 PWR_3V3, GND_ANALOG），方便后续识别和管理。
- 层（Layer） 应该自动设置为当前层。
- 点击 OK 确认。
设置平面连接规则（Plane Thermal & Plane Connect Rules）：
- 规划好分割后，必须确保连接到该平面层的过孔（VIA）和通孔插件器件的引脚（PTH Pin）能正确无误地连接到相应的电源网络上。
- 散热连接（Thermal Spokes/Reliefs）： 通常，连接到平面层的引脚不会直接使用实心连接（Flood），而是使用十字连接（Thermal Relief），即通过几根辐条（通常是 2 或 4 根）连接到平面。这有利于焊接时散热均匀，防止冷焊和返修困难。
  - 在 Tool -> Options 中的 Thermals 标签页下设置默认的热焊盘参数（辐条宽度、开口大小）。
  - 可以在 Setup -> Pad Stacks 中为特定元件的特定引脚自定义热焊盘。
- 平面连接规则（Plane Connect Rules）： 在 Setup -> Design Rules... 的 Rules 选项卡下，展开 Default，找到 Plane 部分。这里可以设置：
  - Plane Thermals：是否强制使用热焊盘连接（推荐勾选）。
  - Same Net：同一个网络内的过孔/引脚与平面连接的方式（通常是 Thermal Relief）。
  - Other Net：不同网络（比如信号过孔误入电源区域）的连接方式，必须设置为 No Connect！这是关键，防止短路！软件会自动在过孔周围生成隔离环（Anti-pad）。
  - Isolated Planes：处理孤岛铜皮的连接（通常保持默认）。
灌注（Flood）平面：
- 完成所有分割区域的绘制和网络分配后，需要执行“灌注”操作，让软件根据边框或铜皮形状、分配的网络以及连接规则，生成实际的铜皮（对于 CAM Plane 是负片底片）。
- 右键点击工作区空白处 -> 选择 Select Shapes（确保没有选中任何对象）。
- 再次右键 -> Flood -> 选择 Flood（或 Flood Plane）。也可以在菜单 Tools -> Pour Manager... -> Flood 选项卡中执行全局 Flood。
- 重要：任何修改了分割边框、网络分配、连接规则、焊盘或过孔位置后，都需要重新执行 Flood（或使用 Pour Manager 中的 Hatch 刷新）来更新铜皮！
验证（Verification）：
- 目视检查： 切换到分割层，放大查看区域边界是否清晰，间隙（Clearance）是否足够（满足设计规则），关键过孔/引脚是否连接到了正确的网络（通过 Thermal Relief 可见），是否有信号过孔误入并导致短路（检查隔离环）。
- 设计规则检查（DRC）： 运行 Tools -> Verify Design。重点检查：
  - Clearance：确保不同电源区域之间的间隙满足安全间距要求。
  - Connectivity：确保所有需要电源/地的引脚都正确连接（通常连接到 Plane Thermal 或 Plane Direct）。
  - Plane Errors：专门检查平面连接问题（如孤岛、未连接引脚）。
- 查看报告： DRC 完成后仔细阅读报告，修复所有错误和警告。
- 网络高亮（Highlight Net）： 高亮某个电源网络（如 +5V），查看它在平面层上的铜皮覆盖范围是否正确，与该网络相关的过孔/引脚是否都被包含在内并有连接。

关键技巧和注意事项：

间隙（Clearance）： 不同电源区域之间的间隙宽度至关重要！它必须大于等于你在 Setup -> Design Rules... -> Default -> Clearance 中为该类对象（如 Plane to Plane）设定的安全间距值。间隙太小会导致生产时短路风险增加。
避免锐角： 分割边框的转角尽量使用 45° 角或圆弧过渡，避免 90° 或更尖锐的角，这有助于提高生产良率和信号完整性（减少尖端放电风险）。
电流承载能力： 确保分割出的电源区块铜皮宽度足够承载该电源网络的最大电流。考虑温升和电压降。
敏感电路隔离： 对噪声敏感的模拟电路（如 ADC 参考源、精密运放电源）的地（AGND）和数字地（DGND）通常需要在平面层进行分割，并在单点（通常是芯片下方）连接（如 0 Ohm 电阻或磁珠）。同样，模拟电源和数字电源也应尽量分割。
关键信号线避让： 高速信号线（如差分对、时钟线）应尽量避免跨分割区域（尤其是电源分割）走线。如果必须跨分割，需要在跨区域的信号线旁边放置缝合电容（Stitching Capacitor），为返回电流提供低阻抗回路。
过孔位置： 放置连接电源层的过孔时，确保它们落在正确的电源区块内。可以利用 Filter（过滤器）功能只选择特定网络的过孔进行移动。
敷铜优先级（Pour Order）： 如果使用 Split/Mixed 层并用多个 Copper Pour 实现分割，在 Pour Manager 中设置正确的敷铜优先级，确保后敷的铜能正确挖空前敷的铜（重叠区域）。
负片直观性： 在 CAM Plane（负片）模式下，看到的边框线实际代表的是“无铜区”（间隙），边框内部才是铜皮。这点需要习惯。