Elektronisches Design - Design und Analyse von Schaltnetzteil PCB Board

Im Schaltnetzteil Design, die physikalische Gestaltung der Leiterplatte ist der letzte Link. Wenn die Konstruktionsmethode falsch ist, Die Leiterplatte kann zu viel elektromagnetische Störungen ausstrahlen, Ursache für instabile Stromversorgung. Im Folgenden werden die Themen analysiert, die in jedem Schritt behandelt werden müssen:

1. Der Entwurfsprozess vom Schaltplan zur Leiterplatte. Festlegen von Komponentenparametern-"Eingabeprinzip Netzliste-"Design-Parametereinstellungen -" manuelles Layout-"Manuelle Verdrahtung-"Verify Design-" Review-"CAM-Ausgang.

2. Parametereinstellung Der Abstand zwischen benachbarten Drähten muss in der Lage sein, die elektrischen Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, und um Operation und Produktion zu erleichtern, sollte der Abstand so weit wie möglich sein. Der Mindestabstand muss mindestens für die tolerierte Spannung geeignet sein. Bei geringer Verdrahtungsdichte kann der Abstand der Signalleitungen entsprechend erhöht werden. Bei Signalleitungen mit einem großen Abstand zwischen hohen und niedrigen Pegeln sollte der Abstand so kurz wie möglich und der Abstand erhöht werden. Im Allgemeinen setzen Sie den Leiterbahnabstand auf 8mil.

Der Abstand zwischen der Kante des inneren Lochs des Pads und der Kante der Leiterplatte sollte größer als 1mm sein, was die Fehler des Pads während der Verarbeitung vermeiden kann. Wenn die mit den Pads verbundenen Leiterbahnen dünn sind, sollte die Verbindung zwischen den Pads und den Leiterbahnen tropfenförmig gestaltet werden. Der Vorteil dabei ist, dass die Pads nicht leicht zu schälen sind, aber die Leiterbahnen und Pads nicht leicht zu trennen sind.

Drittens hat die Komponentenlayoutpraxis bewiesen, dass selbst wenn der Schaltplan korrekt ist und die Leiterplatte nicht richtig entworfen ist, dies die Zuverlässigkeit elektronischer Geräte nachteilig beeinflusst. Wenn beispielsweise die beiden dünnen parallelen Linien der Leiterplatte nahe beieinander liegen, wird die Signalwellenform verzögert und reflektiertes Rauschen wird am Anschluss der Übertragungsleitung gebildet. Die Leistung sinkt, so dass Sie beim Entwurf der Leiterplatte darauf achten sollten, die richtige Methode zu verwenden. Jedes Schaltnetzteil verfügt über vier Stromschleifen:

(1). Netzschalter Wechselstromkreis

(2). Wechselstromkreis des Ausgangsgleichrichters

(3). Stromschleife der Eingangssignalquelle

(4). Ausgangslaststromschleife

Der Wechselstromkreis des Netzschalters und der Wechselstromkreis des Gleichrichters enthalten trapezförmige Ströme mit hoher Amplitude. Die harmonischen Komponenten dieser Ströme sind sehr hoch. Die Frequenz ist viel größer als die Grundfrequenz des Schalters. Die Spitzenamplitude kann bis zum 5-fachen der Amplitude des kontinuierlichen Eingangs-/Ausgangsgleichstroms betragen. Die Übergangszeit beträgt normalerweise ca. 50ns. Diese beiden Schleifen sind am anfälligsten für elektromagnetische Störungen, daher müssen diese AC-Schleifen vor den anderen gedruckten Leitungen in der Stromversorgung ausgelegt werden. Die drei Hauptkomponenten jeder Schleife sind Filterkondensatoren, Leistungsschalter oder Gleichrichter, Induktoren oder Transformatoren. Platzieren Sie sie nebeneinander und passen Sie die Position der Komponenten an, um den aktuellen Pfad zwischen ihnen so kurz wie möglich zu machen. Der beste Weg, ein Schaltnetzteil-Layout zu erstellen, ähnelt seinem elektrischen Design. Der beste Designprozess ist wie folgt:

Platzieren Sie den Transformator

Entwurf der Stromschleife des Netzschalters

Entwurfsausgang Gleichrichter Stromschleife

Steuerkreis angeschlossen an AC-Stromkreis

Entwerfen Sie Eingangsstrom-Quellschleife und Eingangsfilter

Bei der Auslegung der Ausgangslastschleife und des Ausgangsfilters entsprechend der Funktionseinheit des Stromkreises müssen bei der Auslegung aller Komponenten des Stromkreises die folgenden Grundsätze eingehalten werden:

(1) First, die Leiterplattengröße. Wenn die Leiterplattengröße ist zu groß, die gedruckten Zeilen werden lang sein, die Impedanz steigt, die Anti-Lärm Fähigkeit wird abnehmen, und die Kosten steigen; wenn die Leiterplattengröße ist zu klein, die Wärmeableitung wird nicht gut sein, und angrenzende Linien werden leicht gestört. Die beste Form der Leiterplatte ist rechteckig, und das Seitenverhältnis ist 3:2 oder 4:3. Die am Rand der Leiterplatte befindlichen Komponenten sind im Allgemeinen nicht weniger als 2mm vom Rand der Leiterplatte entfernt.

(2) Berücksichtigen Sie beim Platzieren des Geräts das anschließende Löten nicht zu dicht.

(3) Nehmen Sie die Kernkomponente jeder Funktionsschaltung als Zentrum und legen Sie sie um. Die Komponenten sollten gleichmäßig, sauber und kompakt auf der Leiterplatte angeordnet sein, die Leitungen und Verbindungen zwischen den Komponenten minimieren und verkürzen, und der Entkopplungskondensator sollte so nah wie möglich am VCC des Geräts sein.

(4) Bei Schaltungen mit hohen Frequenzen sollten die verteilten Parameter zwischen den Komponenten berücksichtigt werden. Generell sollte die Schaltung möglichst parallel angeordnet werden. Auf diese Weise ist es nicht nur schön, sondern auch einfach zu installieren und zu schweißen und einfach zu produzieren.

(5) Ordnen Sie die Position jeder funktionalen Schaltungseinheit entsprechend dem Schaltungsfluss an, so dass das Layout für die Signalzirkulation bequem ist, und das Signal in der gleichen Richtung wie möglich gehalten wird.

4. Verdrahtung Das Schaltnetzteil enthält hochfrequente Signale. Jede gedruckte Linie auf der Leiterplatte kann als Antenne fungieren. Die Länge und Breite der gedruckten Linie beeinflussen ihre Impedanz und Induktivität und beeinflussen dadurch den Frequenzgang. Selbst gedruckte Leitungen, die DC-Signale übergeben, können an Hochfrequenzsignale benachbarter gedruckter Leitungen gekoppelt werden und Schaltungsprobleme verursachen (und sogar Störsignale wieder ausstrahlen). Daher sollten alle gedruckten Leitungen, die Wechselstrom durchlaufen, so kurz und breit wie möglich sein, was bedeutet, dass alle Komponenten, die an die gedruckten Leitungen und andere Stromleitungen angeschlossen sind, sehr nah platziert werden müssen. Die Länge der gedruckten Linie ist proportional zu ihrer Induktivität und Impedanz, und die Breite ist umgekehrt proportional zur Induktivität und Impedanz der gedruckten Linie.

Folgende Punkte sollten bei der Erdungsdrahtdesign beachtet werden:

1. Wählen Sie die Einpunkt-Erdung richtig. Im Allgemeinen sollte das gemeinsame Ende des Filterkondensators der einzige Anschlusspunkt für andere Erdungspunkte sein, um an die AC-Masse des hohen Stroms zu koppeln. Es sollte mit dem Erdungspunkt dieser Ebene verbunden sein. Die wichtigste Überlegung ist, dass der Strom, der in jedem Teil der Schaltung zur Erde zurückkehrt, geändert wird. Die Impedanz der tatsächlich fließenden Leitung verursacht die Änderung des Massepotenzials jedes Teils der Schaltung und führt Interferenzen ein.

2. Dicken Sie den Erdungsdraht so viel wie möglich. Wenn der Erdungsdraht sehr dünn ist, ändert sich das Erdungspotential mit der aktuellen Änderung, was dazu führt, dass der Zeitsignalpegel der elektronischen Ausrüstung instabil ist, und die Rauschschutzleistung verschlechtert sich. Stellen Sie daher sicher, dass jede Hochstrom-Erdungsanlage gedruckte Leitungen so kurz und breit wie möglich verwendet und die Breite der Strom- und Erdungsleitungen so weit wie möglich erweitert. Es ist besser, die Erdungsleitung breiter als die Stromleitung zu machen. Ihre Beziehung ist: Erdleitung>Stromleitung>Signalleitung. Wenn möglich, Erdungslinie Die Breite sollte größer als 3mm sein, und eine großflächige Kupferschicht kann auch als Erdungsdraht verwendet werden. Verbinden Sie die ungenutzten Stellen auf der Leiterplatte als Erdungskabel.

5. Nachdem das Verdrahtungsdesign abgeschlossen ist, Es ist notwendig, sorgfältig zu überprüfen, ob der Verdrahtungsentwurf den vom Designer festgelegten Regeln entspricht. Zur gleichen Zeit, Es ist auch notwendig zu bestätigen, ob die festgelegten Regeln den Anforderungen des Leiterplattenprozesses entsprechen. Überprüfen Sie im Allgemeinen den Draht und den Draht, Draht- und Bauteilschweißen Ob der Abstand zwischen der Scheibe, der Draht und das Durchgangsloch, das Bauteilpad und das Durchgangsloch, und der Abstand zwischen dem Durchgangsloch und dem Durchgangsloch ist angemessen, und ob es die Produktionsanforderungen erfüllt. Ob die Breite der Stromleitung und der Erdungsleitung angemessen sind, und ob es einen Platz gibt, um die Erdungslinie in der Leiterplatte zu verbreitern. Hinweis: Einige Fehler können ignoriert werden. Zum Beispiel, Wenn ein Teil der Umrandung einiger Stecker außerhalb des Leiterplattenrahmens platziert wird, Fehler treten bei der Überprüfung des Abstands auf; zusätzlich, jedes Mal, wenn die Leiterbahnen und Durchkontaktierungen geändert werden, das Kupfer muss neu beschichtet werden. 6. Review Gemäß derPCB-Checkliste", der Inhalt enthält Designregeln, Ebenendefinitionen, Linienbreiten, Abstand, Pads, und über Einstellungen. Es sollte sich auch auf die Überprüfung der Rationalität des Gerätelayouts konzentrieren, die Verlegung von Strom- und Bodennetzen, Das Routing und die Abschirmung des Taktnetzwerks, Platzierung und Anschluss von Entkopplungskondensatoren, etc.