PCB-Neuigkeiten - Schaltnetzteil PCB Design und elektrische Sicherheitsspezifikationen

In jedem Schaltnetzteil, die physikalische Gestaltung der Leiterplatte ist der letzte Link. Wenn die Konstruktionsmethode falsch ist, Die Leiterplatte kann zu viele elektromagnetische Störungen ausstrahlen und dazu führen, dass das Netzteil instabil arbeitet. The following are the matters needing attention in each step analyze:

one,
Designfluss vom Schaltplan zur Leiterplatte

Komponentenparameter festlegen -> Eingangsprinzip Netzliste -> Design Parametereinstellungen -> manuelles Layout -> manuelle Verkabelung -> Design überprüfen -> Überprüfung -> CAM-Ausgabe.

zwei,
Parametereinstellungen

Der Abstund zwischen benachbarten Drähten muss in der Lage sein, elektrische Sicherheitsanforderungen zu erfüllen, und um Betrieb und Produktion zu erleichtern, sollte der Abstand so groß 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.

drei,
Bauteillayout

Die Praxis hat bewiesen, dass selbst wenn das Schaltplan-Design 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). Ausgangslaststrom-Schleife Eingangsschleife

Der Eingangskondensator wird durch einen ungefähren Gleichstrom geladen, und der Filterkondensator fungiert hauptsächlich als Breitbandenergiespeicher; ähnlich, Der Ausgangsfilterkondensator dient auch zur Speicherung von Hochfrequenzenergie aus dem Ausgangsgleichrichter, und beseitigen gleichzeitig die Gleichstrom-Energie der Ausgangslastschleife. Daher, Die Anschlüsse der Ein- und Ausgangsfilterkondensatoren sind sehr wichtig. Die Eingangs- und Ausgangsstromschleifen sollten nur von den Anschlüssen des Filterkondensators an die Stromversorgung angeschlossen werden; wenn die Verbindung zwischen dem Eingang/Ausgangsschleife und Netzschalter/Gleichrichterschleife kann nicht an den Kondensator angeschlossen werden Die Klemme ist direkt angeschlossen, und die Wechselstromenergie wird durch den Eingangs- oder Ausgangsfilterkondensator in die Umgebung abgestrahlt.

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:

1. Platzieren Sie den Transformator

2. Entwerfen Sie die Stromschleife des Netzschalters

3. Entwerfen Sie die Stromschleife des Ausgangsgleichrichters

4. Steuerkreis angeschlossen an Wechselstromstromkreis

Design input current source loop and input filter
When designing the output load loop and output filter according to the functional unit of the circuit, bei der Auslegung aller Komponenten der Schaltung, Folgende Grundsätze müssen eingehalten werden:

(1) Betrachten Sie zuerst die Leiterplattengröße. Wenn die Leiterplattengröße zu groß ist, sind die gedruckten Linien lang, die Impedanz steigt, die Rauschfestigkeit sinkt und die Kosten steigen; Wenn die Leiterplattengröße zu klein ist, wird die Wärmeableitung nicht gut sein, und benachbarte Leitungen werden leicht gestört. Die beste Form der Leiterplatte ist rechteckig, und das Seitenverhältnis ist 3:2 oder 4:3. Die Komponenten, die sich an der Kante der Leiterplatte befinden, 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) Take the core component of each functional circuit as the center and lay out around it. Die Komponenten sollten einheitlich sein,
Ordnen Sie sauber und kompakt auf der Leiterplatte an, Minimierung und Verkürzung der Leitungen und Verbindungen zwischen den Komponenten, und die Entkopplungskondensatoren sollten 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.

(6) Das erste Prinzip des Layouts besteht darin, die Verdrahtungsrate sicherzustellen, beim Bewegen des Geräts auf die Verbindung der fliegenden Leitungen zu achten und die Geräte mit der Verbindungsbeziehung zusammenzusetzen.

(7) Reduzieren Sie den Schleifenbereich so weit wie möglich, um die Strahlungsstörung der Schaltnetzteil zu unterdrücken

Vier,
Verkabelung

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. Die Länge spiegelt die Wellenlänge der Drucklinie wider. Je länger die Länge, je niedriger die Frequenz, mit der die gedruckte Leitung elektromagnetische Wellen senden und empfangen kann, und es kann mehr Hochfrequenzenergie ausstrahlen. Entsprechend der Größe des Leiterplattenstroms, Versuchen Sie, die Breite der Stromleitung zu erhöhen, um den Schleifenwiderstand zu verringern.
Zur gleichen Zeit, Machen Sie die Richtung der Stromleitung und der Erdungsleitung konsistent mit der Richtung des Stroms, das hilft, die Anti-Lärm-Fähigkeit zu verbessern. Erdung ist der untere Zweig der vier Stromschleifen des Schaltnetzteils. Es spielt eine sehr wichtige Rolle als gemeinsamer Bezugspunkt für die Schaltung. Es ist eine wichtige Methode zur Kontrolle von Störungen. Daher, Die Platzierung des Erdungsdrahts sollte sorgfältig im Layout berücksichtigt werden. Das Mischen verschiedener Erdungen führt zu instabilem Stromversorgungsbetrieb.
The following points should be paid attention to in the ground wire design
:

1. Einweg-Erdung richtig auswählen. Allgemein, Das gemeinsame Ende des Filterkondensators sollte der einzige Anschlusspunkt für andere Erdungspunkte sein, um mit der AC-Masse des Hochstroms 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. In diesem Schaltnetzteil, Die Verdrahtung und die Induktivität zwischen den Geräten haben wenig Einfluss, und der durch den Erdungskreislauf gebildete Umwälzstrom hat einen größeren Einfluss auf die Störung, so wird eine Punkterdung verwendet, das ist, the current loop of the power switch
(The ground wires of several devices are connected to the ground pin, und die Massedrähte mehrerer Geräte, die die Stromschleife des Gleichrichters ausgeben, sind ebenfalls mit dem Massepunkt des entsprechenden Filterkondensators verbunden, damit das Netzteil stabiler arbeitet und sich nicht leicht selbst anregen lässt. Wenn es nicht möglich ist, einen einzelnen Punkt zu tun, Verbinden Sie zwei Dioden oder einen kleinen Widerstand an der gemeinsamen Masse. In der Tat, es genügt, es mit einem relativ konzentrierten Stück Kupferfolie zu verbinden.

2. Make the ground wire as thick as possible
If the ground wire is very thin, wird sich das Bodenpotential mit dem aktuellen, die den Zeitsignalpegel der elektronischen Ausrüstung instabil macht, und die Lärmschutzleistung wird sich verschlechtern. Daher, Es muss sichergestellt werden, dass jedes große Stromanschluss so kurz und breit wie möglich ist. Um den Draht zu machen, Breite der Strom- und Erdungskabel so weit wie möglich, Vorzugsweise ist der Erdungskabel breiter als der Stromdraht, their relationship is: ground wire>power wire>signal wire, wenn möglich, Die Breite des Erdungsdrahts sollte größer als 3mm sein, Es kann auch verwendet werden Die großflächige Kupferschicht wird als Erdungsdraht verwendet, und die ungenutzten Stellen auf der Leiterplatte werden als Massekabel mit der Masse verbunden. Bei der Durchführung globaler Verkabelung, the following principles must also be followed

(1).
Verdrahtungsrichtung: Aus Sicht der Lötfläche, Die Anordnung der Bauteile sollte so konsistent wie möglich mit dem Schaltplan sein. Die Verdrahtungsrichtung ist am besten mit der Verdrahtungsrichtung des Schaltplans konsistent zu sein. Weil während des Produktionsprozesses in der Regel verschiedene Parameter auf der Lötfläche getestet werden, So ist dies bequem für Inspektion, debugging and maintenance during production (Note: It refers to the premise that the circuit performance and the installation and panel layout requirements of the whole machine are met).
Verdrahtungsrichtung: Aus Sicht der Lötfläche, Die Anordnung der Bauteile sollte so konsistent wie möglich mit dem Schaltplan sein. Die Verdrahtungsrichtung ist am besten mit der Verdrahtungsrichtung des Schaltplans konsistent zu sein. Weil während des Produktionsprozesses in der Regel verschiedene Parameter auf der Lötfläche getestet werden, So ist dies bequem für Inspektion, debugging and maintenance during production (Note: It refers to the premise that the circuit performance and the installation and panel layout requirements of the whole machine are met).

(2). Beim Entwerfen des Verdrahtungsdiagramms sollte sich die Verdrahtung nicht so stark wie möglich verbiegen, und die Linienbreite auf dem gedruckten Lichtbogen sollte sich nicht plötzlich ändern. Die Ecke des Drahtes sollte â¥90 Grad sein, und die Linie sollte einfach und klar sein.

(3). Kreuzschaltungen sind in der gedruckten Schaltung nicht erlaubt. Für die Linien, die sich kreuzen können, können Sie "Bohren" und "Wickeln" verwenden, um das Problem zu lösen. Das heißt, lassen Sie eine Leitung durch den Spalt unter anderen Widerständen, Kondensatoren und Triodenpins "bohren" oder "winden" von einem Ende einer Leitung, die sich kreuzen kann. Unter besonderen Umständen, wie komplex die Schaltung ist, ist es auch erlaubt, das Design zu vereinfachen. Verwenden Sie Drähte zur Brücke, um das Kreuzkreisproblem zu lösen. Aufgrund der einseitigen Platine befinden sich die Inline-Komponenten auf der oberen Oberfläche und die Surface-Mount-Geräte auf der unteren Oberfläche, so dass die Inline-Geräte während des Layouts mit den Surface-Mount-Geräten überlappen können, Überlappungen der Pads sollten jedoch vermieden werden.

3. Eingangsmasse und Ausgangsmasse Dieses Schaltnetzteil ist ein Niederspannungs-DC. Wenn Sie die Ausgangsspannung an den Primär des Transformators zurückkoppeln möchten, sollten die Schaltungen auf beiden Seiten eine gemeinsame Bezugsmasse haben. Daher müssen Sie nach dem Verlegen von Kupfer auf den Erdungskabeln auf beiden Seiten Verbinden, um eine gemeinsame Masse zu bilden

Fünf, check

After the wiring design is completed, Es ist notwendig, sorgfältig zu überprüfen, ob das Verdrahtungsdesign den vom Designer formulierten Regeln entspricht, und gleichzeitig, Es muss überprüft werden, ob die festgelegten Regeln den Anforderungen des Leiterplattenprozesses entsprechen. Allgemein, die Linien und Linien überprüfen, die Linie und die Komponenten Pads, und die Linien. Ob der Abstand vom Durchgangsloch, das Bauteilpad und das Durchgangsloch, das Durchgangsloch und das Durchgangsloch ist vernünftig, 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. Notice:
Some errors can be ignored. Zum Beispiel, Ein Teil der Umrisse einiger Steckverbinder wird außerhalb des Leiterplattenrahmens platziert, und Fehler bei der Überprüfung des Abstands auftreten; zusätzlich, jedes Mal, wenn die Leiterbahnen und Durchkontaktierungen geändert werden, das Kupfer muss neu beschichtet werden.

Die Überprüfung basiert auf der "PCB-Checkliste", die Designregeln, Ebenendefinitionen, Linienbreiten, Abstand, Pads und via-Einstellungen enthält. Es sollte sich auch auf die Überprüfung der Rationalität des Gerätelayouts, des Routings von Strom- und Bodennetzen sowie Hochgeschwindigkeits-Taktnetzen konzentrieren. Die Verdrahtung und Abschirmung, die Platzierung und Verbindung von Entkopplungskondensatoren usw.

sechs,
Entwurfsausgabe

Vorsichtsmaßnahmen für den Export von Gerber-Dateien:

a. The layer that needs to be output has a wiring layer (bottom layer)
, Silk screen layer (including top screen printing, bottom screen printing), solder mask (bottom solder mask), drilling layer (bottom layer), and also generate drilling files (NC Drill)

b. Beim Einstellen der Ebene der Siebdruckschicht, keine Teileart auswählen, select the top layer (bottom layer) and the Outline, Text, und Linie der Siebdruckschicht.
c. Beim Festlegen der Ebene jeder Ebene, Board Outline auswählen. Beim Einstellen der Ebene der Siebdruckschicht, keine Teileart auswählen, die Gliederung auswählen, Text, and Line of the top layer (bottom layer) and the silk screen layer.
d. Beim Generieren von Bohrdateien, Verwenden Sie die Standardeinstellungen von PowerPCB und nehmen Sie keine Änderungen vor.

Das obige ist die Einführung der Schaltnetzteil PCB-Design und elektrische Sicherheitsanforderungen. Ipcb bietet auch Leiterplattenhersteller and Leiterplattenherstellung Technologie.