硬件特训班问题解答「57问-2」

1. 在PC端和MCU间的USB通讯芯片怎么来选型？比如波特率至少要多少合适？电平有没要注意点地方？

(1)首先这位同学的问题不明确

(2)我的猜想一：你是想要PC端和MCU至今进行串口通讯

(3)我的猜想二：你是想要PC端和MCU端就是USB的通讯

(4)如果是猜想一的话，则我们直接使用TTL转USB或者232转USB的方式，如果你的MCU有232接口的话

(5)如果是猜想二的话，那我们就使用USB进行USB通讯即可

(6)针对于TTL转USB其芯片选型其非常成熟，大家随便搜索一下就可以找到，波特率一般情况下我们都是通过杜邦线连接，所以我们不希望其太快，大多数情况下我们波特率选择9600即可；电平不管是TTL还是USB其物理层是规定好了的所以我们按照其物理层协议涉及即可

(7)针对于232转USB其芯片的选型也非常成熟，同样大家可以到各大元器件厂商去搜索，一抓一大把，波特率我们和TTL转USB一样，我们一般都是选择9600即可；电平不管是232还是USB其物理层是规定好了的所以我们按照其物理层协议涉及即可

(8)如果是USB和USB的通讯，则我们需要考虑其具体的方式，谁做HOST谁做slave，还是使用OTG方式，USB和USB通讯的话我们大部分情况下不涉及选型，一般MCU其内部会有USB的驱动芯片的,我们只要做好接口设计接口，其通讯速率不存在波特率一说，我们USB通讯有low speed(1.5MHz)， fully speed(12MHz), high speed(480MHz), 电平遵循其USB物理层协议即可

2. 老师，有的芯片底部有EPAD脚，用来接到板子的铜皮，并与地相连，用来散热。想问的是：为什么这个脚接到板子地会散热效果更好，而不能单独接一片隔离的地区域呢？如何用最形象的方法去理解呢？

(1)首先大家要明白一点，EPAD主要是在QFN和DQFN封装相关的IC中会进行如此设计

(2)什么叫QFN和DQFN呢？上图 ，如下:

(3)由上图可知，所谓的EPAD其实指的是在诸如QFN封装的IC其中心区域那一块大的铜皮

(4)这块大的铜皮有两个主要作用:

A.接地：一般QFN封装的IC其尺寸都可以做的非常小，为什么呢？最主要的原因其实是其架构设计不同，最大的特征就是EPAD的设计，大家可能会没有注意到一般有EPAD的芯片其都没有GND的引脚为什么呢？其实就是EPAD类似于我们PCB板设计立面的单独的地平面，所以EPAD首先第一个功能连接了IC内部所有的地，这样就会使得IC其尺寸变得非常小，但与此同时也引发了另外一个问题，就是一旦我们的EPAD其没有可靠焊接，IC就不能正常工作，这个时候怎么办，我们就需要对EPAD做小心的处理来确保我们可靠焊接

B.散热.由于尺寸小，所以其热阻会比较大，至于热阻的计算公式我们就不推导了，大家可以自行度娘，大家也知道我们热阻的定义一般是℃/W，其实是表明了其散热效率，散热效率其实和热阻是成反比的关系的，由于我们IC所有的地连接到了一起所以其散热就显得尤为重要，所以基于散热的目的我们也要特殊考虑EPAD其封装到底该怎么处理

(5)所以针对于这位同学一开始的提问我们要明确一点就是:大部分情况我们EPAD其实不是接到大地而是接到其相应的GND上面

(6)综合上面的分析:我们针对于EPAD其封装以及Layout我们要综合考虑如下:

A.我们一般在IC散热的问题上我们主要是漏铜或者多打散热过孔，从接地的角度而言，我们也可以通过多打过孔来实现其回流路径更短，所以综合第一点我们可以使用多大过孔的方式来实现散热和SI完整性的问题如下图:

B.大家觉得上面的EPAD的处理其合理吗？为什么呢。为什么很多过孔打在了靠近边缘的地方呢，其实最主要的我们的边缘最靠近所有的引脚，这样我们不同的引脚其信号就可以最快速的回流，缩短了回流路径，所以要靠近边缘打过孔，越靠近，其回流路径越短，所以在边缘的地方我们打了很多过孔

C.其次在我们进行layout的时候，我们也要仔细考虑和地相关的问题，我首先给大家抛一个图出来，大家仔细思考其layout是否合理？

D.上图是QFN封装，该封装的最大特点是EPAD和焊盘之间的孔隙比较小，所以其实这样的layout是不合理的，为什么呢？因为大量在EPAD旁边走线，在贴片的时候很容易造成其他pin脚和GND的短路

E.我们再给大家抛一个图出来，大家来分析该图的layout是否合理？

F. 上图的layout如果结合我们前面的分析其实不合理的，但是上图其封装是DQFN其EPAD和引脚焊盘之间的缝隙空间比较大，而且一般这样的封装其焊盘引脚都比较多，所以这个时候我们不得不权衡利弊，基于具体的产品，我们其实是可以在其内部进行走线的