1. 引言

工控主板常需多电压供电（如5V/12V/24V，分别给PLC、传感器、伺服驱动供电），电源模块多（线性电源/开关电源），易产生纹波与压降——某自动化生产线曾因主板24V电源纹波超200mV，导致伺服电机转速波动±3%，产品加工精度下降8%。工控PCB电源完整性需符合**IEC 61131-2（工业电源标准）** ，电源纹波≤50mV，电压压降≤5%，供电稳定率≥95%。捷配累计解决80+工控电源问题，本文拆解电源完整性核心、PDN设计及纹波抑制方案，助力供电稳定。

2. 核心技术解析

3. 实操方案

3.1 电源完整性设计四步法（操作要点 + 数据标准 + 工具 / 材料）

1. PDN 阻抗优化：① 电源平面铜厚 2oz（增强导电性），平面面积≥电源模块面积的 1.5 倍，减少电流路径阻抗，用捷配 PDN 仿真工具（JPE-PDN 3.0）计算阻抗，确保≤0.1Ω（100kHz）；② 电源平面与接地平面间距 0.15mm（减小寄生电感），层间半固化片选用生益 7628（介电常数 4.3），符合IPC-9592；
2. 多级滤波设计：① 开关电源输出端（如 24V 转 5V）串联共模电感（TDK ACM2012-900-2P，阻抗 100Ω@100kHz）+ 电解电容（100μF/25V，松下 EEU-FC1V101），抑制低频纹波；② 芯片供电端（如 MCU）并联陶瓷电容（0.1μF+1μF，村田 GRM 系列），电容距离芯片引脚≤5mm，抑制高频纹波（1MHz~100MHz）；③ 电源入口加装 TVS 管（瞬态电压抑制，SMBJ24CA），防止浪涌电压（≥30V）损坏模块；
3. 电源平面分割：① 5V/12V/24V 电源平面独立分割，分割间距≥2mm，用捷配平面分割工具（JPE-Split 2.0）自动规划，避免铜皮相连；② 分割处铺设接地铜带（宽度 2mm，接地阻抗≤0.1Ω），减少串扰，按IEC 61131-2，串扰电压需≤10mV；
4. 压降控制：① 电源走线宽度按电流计算（2oz 铜厚，1A 电流对应线宽 0.5mm），24V/10A 功率线宽≥5mm；② 远端电源模块（距离供电端≥100mm）增设 “电压补偿电阻”（0.1Ω/1W），补偿压降，用示波器（JPE-Osc-700）测试，压降需≤5%。

3.2 测试与量产管控（操作要点 + 数据标准 + 工具 / 材料）

1. 纹波测试：每批次抽检 50 片，用示波器（带宽 1GHz，探头 100:1）测试各电源纹波，5V/12V/24V 纹波分别≤30mV/40mV/50mV，合格率≥99.5%；
2. PDN 阻抗测试：用阻抗分析仪（JPE-Imp-700）测试 100kHz 下的 PDN 阻抗，需≤0.1Ω，不合格品追溯电源平面设计与铜厚；
3. 负载稳定性测试：模拟实际负载（5V/2A、12V/1A、24V/5A），测试电压波动≤±2%，供电稳定率≥95%，用捷配负载测试仪（JPE-Load-500）执行。