Lötbrücken-Jumper im PCB-Design: Bewährte Praktiken

Eine Leiterplattenvariante wird oftmals einfach als ein neues Layout betrachtet, das aus einem alten Design erstellt wird. Wenn Sie jedoch kreativ mit Ihrem Routing und Layout sind, können Sie mit einem Lötbrücken-Jumper bestimmte Bereiche eines PCB-Layouts für mehrere Varianten konfigurieren. Auf diese Weise können Sie schnell Varianten erstellen, ohne dass Sie die Leiterbahnen neu verlegen oder Ihren Schaltplan ändern müssen. Wenn Sie mit Jumpern arbeiten möchten, gibt es einige wichtige Richtlinien, die Sie beachten sollten, damit Sie nicht versehentlich andere Designprobleme verursachen. In diesem Artikel schauen wir uns die Lötbrücken-Jumper an und erläutern, wie Sie damit schnell Varianten Ihres Designs erstellen können.

Was ist ein Lötbrücken-Jumper?

Ein Lötbrücken-Jumper ist einfach ein Paar Pads auf einer Leiterbahn, die leicht mit einer Lötkugel überbrückt werden können. Sie erhalten ein viel saubereres Layout, wenn Sie 0-Ohm-Widerstände verwenden, um die Brücke zu erstellen; 0-Ohm-Widerstände sind sehr kostengünstig und als oberflächen-montierbare Bauteile erhältlich. In manchen Fällen muss ein Lötbrücken-Jumper nicht lötbar sein, wie im Beispiel unten gezeigt.

Im folgenden Bild habe ich gebrückte und ungebrückte Jumper an bestimmten Punkten im Layout platziert. Anstatt mir Gedanken über das Löten oder Platzieren von 0-Ohm-Widerständen zu machen, kann ich mein Layout schnell ändern und eine neue Variante erzeugen, indem ich einen gebrückten Jumper durch einen ungebrückten Jumper ersetze oder umgekehrt. Selbst nach Erstellung der Variante kann ich mein Gerät immer noch konfigurieren, indem ich beliebige Jumper nach dem Zusammenbau überbrücke.

Mit den CAD-Tools in Ihrer PCB-Design-Software können Sie für einen Lötbrücken-Jumper ganz einfach ein Schaltplansymbol und einen PCB-Footprint erstellen. Im obigen Beispiel habe ich zwei Symbole und PCB-Footprints erstellt; ein Paar ist für den gebrückten Jumper und das andere Paar für den ungebrückten Jumper. Meine Schaltplansymbole für die im obigen Layout gezeigten Jumper sehen Sie im Bild unten. Durch einfaches Vertauschen der gebrückten und ungebrückten Jumper kann ich mühelos eine neue Platine mit verschiedenen aktivierten oder deaktivierten Schaltungsblöcken erstellen.

Warum sollten Sie einen Lötbrücken-Jumper verwenden?

Ein Lötbrücken-Jumper ist eine großartige Möglichkeit, um eine Platine konfigurierbar zu machen. Mit "konfigurierbar" meine ich, dass ein einzelnes Platinendesign mit definiertem Layout und Routing erstellt wird, aber die beteiligten Signalpfade während der Montage gewählt werden können. Wenn ein Designer die Jumper sorgfältig platziert, kann er ein Platinenlayout erstellen, das für mehrere Varianten verwendet wird.

Ein Lötbrücken-Jumper kann auf verschiedenen Signalpfaden platziert werden, um einen Schaltkreis zu öffnen oder zu schließen – je nachdem, was für ein bestimmtes Peripheriegerät benötigt wird. Um den Jumper zu schließen, platzieren Sie einfach eine kleine Menge Lot zwischen den beiden zu überbrückenden Pads. Dadurch wird ein geschlossener Stromkreis erzeugt und der Strom kann über den Jumper zu einem nachgeschalteten Bauteil fließen. Dies erfordert ein wenig kreatives Routing, aber erlaubt es dem Designer, mehrere Varianten eines einzigen Layouts zu erstellen, anstatt für jede Variante zusätzliche Layouts zu produzieren.

Möchten Sie einen Lötbrücken-Jumper verwenden, um einen bestimmten Schaltungsblock einfach einzuschalten? In einem kürzlich durchgeführten Projekt haben wir mehrere Lötbrücken-Jumper verwendet, um Prototyp- und Produktionsvarianten mit demselben Layout zu erstellen. Durch einfaches Öffnen oder Schließen einer Brücke können Sie ein Bauteil, einen Schaltungsblock oder eine Verbindung zu einem Peripheriegerät aktivieren oder deaktivieren.

Bewährte Praktiken mit Lötbrücken-Jumpern

Wenn Sie sich für die Platzierung von Lötbrücken-Jumpern in Ihrem Layout entscheiden, sind dies die wichtigsten Punkte, die Sie beachten sollten: 

• Wer wird Ihre Platine bestücken? 
• Müssen Sie Ihre Platine nach der Bestückung konfigurieren oder kann Ihr Hersteller verschiedene Varianten der gleichen Platine in einem Panel unterbringen? 

Wenn Sie 0-Ohm-Widerstände verwenden oder planen, den Jumper geschlossen zu löten, kann es sein, dass Ihr Hersteller aus allen Wolken fällt, wenn Sie ihn bitten, unterschiedliche Bauteile auf verschiedenen Platinen im selben Panel mit DNP zu versehen. Wenn Sie sich eine lange Erklärung ersparen wollen (wie ich es kürzlich erlebt habe), empfiehlt es sich, die oben gezeigten kupfer-überbrückten Jumper verwenden.

Achten Sie sorgfältig auf das Routing in Ihrem Schaltplan und Leiterplattenlayout, damit Sie die Lötbrücken-Jumper problemlos einsetzen können. Beachten Sie außerdem auf die folgenden Designaspekte:

Achten Sie auf Übertragungsleitungen

Wenn Sie vorhaben, einen 0-Ohm-Widerstand oder eine Lötstelle auf einer Übertragungsleitung zu platzieren, sollten Sie diese sehr nahe am Ende des Treibers verwenden. Wenn der Jumper weit vom Treiber entfernt platziert und offengelassen wird, schaffen Sie eine offene Übertragungsleitung, die bei bestimmten Frequenzen als Antenne wirkt. Wenn Sie den Jumper hingegen nahe am Treiber platzieren, stellen Sie sicher, dass das übrig gebliebene Kupfer nicht als Übertragungsleitung wirkt, wenn der Jumper offen gelassen wird.

Vermeiden Sie Lötbrücken-Jumper an Hochspannungsleitungen

Ein offener Lötbrücken-Jumper auf einer Hochspannungsleitung verstößt möglicherweise gegen die Normen IPC 2221B oder IPC-9592B. Dies geschieht, wenn der Abstand zwischen den beiden Enden des Jumpers sehr klein ist. Aus Sicherheits- und Zuverlässigkeitsgründen sollten Sie einen robusten Schalter oder ein Relais verwenden, der für die Spannung/ den Strom auf Ihrer Platine ausgelegt ist.

Lötbrücken-Jumper sind nicht wiederverwendbar

Wenn Sie Lötbrücken-Jumper in Ihrem PCB-Layout verwenden möchten, sollten Sie daran denken, dass diese nicht wiederverwendet werden sollten, d.h. sie sollten nicht wiederholt gelötet und geöffnet werden. Sie kommen vielleicht mit dem mehrfachen Platzieren und Entfernen eines 0-Ohm-Widerstands davon, da Sie hierbei kein Lot über eine Lücke auf der Leiterplattenoberfläche ziehen, aber auch diese sollten nicht wiederverwendet werden.

Wenn Sie wissen, dass Sie die Jumper wiederholt öffnen und schließen müssen, sollten Sie SMD-Jumper-Pins verwenden. Sie können den Jumper dann bei Bedarf abziehen. Dies ist eine gute Strategie, wenn Sie einen ersten Prototypen entwerfen und mit verschiedenen Betriebsarten oder Peripheriegeräten experimentieren müssen. Sie können weiterhin Standard-Lötbrücken-Jumper und Jumper-Pins im gleichen Layout verwenden. Kunststoff-Jumper sind auch nützlich für Peripheriegeräte, die über eine Stiftleiste mit Ihrer Platine verbunden werden. Abhängig von Ihrem Routing und Layout müssen Sie also möglicherweise keine Lötbrücken-Jumper verwenden.

Wenn Sie eine bequeme Möglichkeit suchen, um Lötbrücken-Jumper in Ihre Leiterplatte einzubinden, sollten Sie die leistungsstarken CAD-Tools in Altium Designer® verwenden. Altium Designer auf Altium 365 bietet der Elektronikindustrie ein nie dagewesenes Maß an Integration, das bisher der Welt der Softwareentwicklung vorbehalten war und ermöglicht es Designern, von zu Hause aus zu arbeiten und eine beispiellose Effizienz zu erreichen.

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