L'actualité PCB - Conception de PCB d'alimentation à découpage et spécifications de sécurité électrique

Dans toute conception d'alimentation à découpage, la conception physique de la carte PCB est le dernier maillon. Si la méthode de conception est incorrecte, le PCB peut émettre trop d'interférences électromagnétiques, ce qui entraîne un fonctionnement instable de l'alimentation. Voici ce qu'il faut noter dans chaque analyse d'étape:

I. processus de conception du schéma au PCB

Etablir les paramètres du composant - > principes d'entrée netsheet - > paramètres de conception - > disposition manuelle - > câblage manuel - > vérifier la conception - > révision - > sortie Cam.

II. Paramètres

La distance entre les fils adjacents doit pouvoir satisfaire aux exigences de sécurité électrique et doit être aussi large que possible pour faciliter la manipulation et la production. L'espacement minimal doit être au moins adapté à la tension permise. Lorsque la densité de câblage est faible, l'espacement des lignes de signal peut être augmenté de manière appropriée. Pour les lignes de signal avec un grand écart entre les niveaux haut et Bas, l'espacement doit être aussi court que possible et l'espacement doit être augmenté. En général, réglez l'espacement des pistes à 8mil. Le bord du trou intérieur du plot doit être à une distance supérieure à 1 mm du bord de la plaque d'impression, ce qui permet d'éviter les défauts du plot lors de l'usinage. Lorsque les traces de connexion aux Plots sont minces, les connexions entre les Plots et les traces doivent être conçues en forme de gouttelettes. L'avantage est que les Plots ne sont pas faciles à décoller, mais que les traces et les Plots ne sont pas faciles à déconnecter.

Iii. Disposition des composants

La pratique a prouvé que même si le schéma de circuit est correctement conçu et la carte de circuit imprimé mal conçue peut nuire à la fiabilité de l'électronique. Par example, si deux lignes minces parallèles de la plaque d'impression sont rapprochées, la forme d'onde du signal sera retardée et un bruit réfléchi se formera aux bornes de la ligne de transmission. Les performances diminuent, de sorte que lors de la conception d'une carte de circuit imprimé, vous devez prendre soin d'adopter la bonne approche. Chaque alimentation à découpage comporte quatre boucles de courant:

(1). Circuit alternatif de commutation de puissance

(2). Circuit alternatif redresseur de sortie

(3). Signal d'entrée source boucle de courant

(4). Boucle de courant de charge de sortie boucle d'entrée

Le condensateur d'entrée est chargé par un courant approximativement continu, le condensateur de filtrage servant principalement de réservoir d'énergie à large bande; De même, le condensateur de filtrage de sortie est également utilisé pour stocker l'énergie haute fréquence du redresseur de sortie tout en éliminant l'énergie continue de la boucle de charge de sortie. Les bornes des condensateurs de filtrage d'entrée et de sortie sont donc très importantes. Les boucles de courant d'entrée et de sortie ne peuvent être reliées à l'alimentation qu'à partir des bornes du condensateur de filtrage respectivement; Si la connexion entre la boucle d'entrée / sortie et la boucle de commutation / redressement d'alimentation ne peut pas être connectée au condensateur, les bornes sont connectées directement et l'énergie alternative sera rayonnée dans l'environnement à travers le condensateur de filtrage d'entrée ou de sortie.

Le circuit alternatif de l'interrupteur de puissance et le circuit alternatif du redresseur contiennent un courant trapézoïdal de forte amplitude. La composante harmonique de ces courants est très élevée. Cette fréquence est bien supérieure à la fréquence fondamentale du commutateur. L'amplitude de crête peut aller jusqu'à 5 fois l'amplitude du courant continu d'entrée / sortie. Le temps de transition est généralement de l'ordre de 50 ns. Ces deux boucles sont les plus sensibles aux perturbations électromagnétiques, de sorte que ces boucles alternatives doivent être disposées avant les autres lignes imprimées dans l'alimentation. Les trois principaux composants de chaque boucle sont un condensateur de filtrage, un interrupteur ou redresseur d'alimentation, une inductance ou un transformateur. Placez - les côte à côte et ajustez la position des composants pour que le chemin actuel entre eux soit le plus court possible.

La meilleure façon d'établir une disposition d'alimentation à découpage est similaire à sa conception électrique. Le processus de conception optimal est le suivant:

1. Placez le transformateur

2. Conception de la boucle de courant de commutation de puissance

3.design sortie redresseur boucle de courant

4. Le circuit de commande est connecté au circuit d'alimentation secteur

Conception d'une boucle source de courant d'entrée et d'un filtre d'entrée lors de la conception d'une boucle de charge de sortie et d'un filtre de sortie en fonction des cellules fonctionnelles du circuit, les principes suivants doivent être respectés lors de l'agencement de tous les composants du circuit:

(1) Tout d'abord, considérez la taille du PCB. Lorsque la taille du PCB est trop grande, la ligne imprimée sera longue, l'impédance augmentera, la résistance au bruit diminuera et le coût augmentera; Si la taille du PCB est trop petite, la dissipation de chaleur n'est pas bonne et les lignes adjacentes peuvent facilement être perturbées. La forme optimale de la carte est rectangulaire avec un rapport d'aspect de 3: 2 ou 4: 3. Les composants situés sur le bord de la carte ne sont généralement pas à moins de 2 mm du bord de la carte.

(2) lors de la mise en place de l'équipement, pensez à la soudure ultérieure, pas trop dense.

(3) centré sur les composants de base de chaque circuit fonctionnel et disposé autour d'eux. Les composants doivent être uniformes, disposés de manière ordonnée et compacte sur le PCB, minimiser et raccourcir les conducteurs et les connexions entre les composants, et les condensateurs de découplage doivent être placés aussi près que possible du VCC de l'appareil.

(4) pour les circuits fonctionnant à haute fréquence, les paramètres de distribution entre les composants doivent être pris en compte. En général, les circuits doivent être disposés en parallèle autant que possible. De cette façon, il est non seulement beau, mais aussi facile à installer et à souder et facile à produire en série.

(5) Organiser l'emplacement de chaque unité de circuit fonctionnel selon le processus de circuit, de sorte que la disposition facilite la circulation du signal et que le signal reste dans la même direction autant que possible.

(6) Le premier principe de la disposition est d'assurer le taux de câblage, de prêter attention à la connexion des conducteurs de vol lors du déplacement de l'appareil et de regrouper les appareils ayant une relation de connexion.

(7) réduire la zone de boucle autant que possible pour supprimer les interférences radiatives de l'alimentation à découpage

Iv. Câblage

L'alimentation à découpage contient un signal haute fréquence. Toute ligne imprimée sur le PCB peut être utilisée comme antenne. La longueur et la largeur de la ligne imprimée affecteront son impédance et son inductance, et donc sa réponse en fréquence. Même une ligne imprimée passant par un signal continu peut être couplée à un signal radiofréquence provenant d'une ligne imprimée voisine et entraîner des problèmes de circuit (voire rayonner à nouveau un signal perturbateur). Par conséquent, toutes les lignes imprimées traversant le courant alternatif doivent être conçues pour être aussi courtes et larges que possible, ce qui signifie que tous les composants connectés aux lignes imprimées et aux autres lignes électriques doivent être placés très près.

La longueur de la ligne imprimée est proportionnelle à son inductance et à son impédance, et la largeur est inversement proportionnelle à l'inductance et à l'impédance de la ligne imprimée. La longueur reflète la longueur d'onde de réponse de la ligne imprimée. Plus la longueur est longue, plus la fréquence à laquelle la ligne imprimée envoie et reçoit des ondes électromagnétiques est basse et plus elle peut rayonner d'énergie RF. En fonction de la taille du courant de la carte de circuit imprimé, essayez d'augmenter la largeur de la ligne d'alimentation afin de réduire la résistance de la boucle. Dans le même temps, la direction de la ligne d'alimentation et de la ligne de masse est alignée avec la direction du courant, ce qui contribue à améliorer La résistance au bruit. La masse est la branche inférieure des quatre boucles de courant de l'alimentation à découpage. Il joue un rôle très important en tant que point de référence commun pour les circuits. C'est un moyen important de contrôler les perturbations. Par conséquent, l'emplacement des lignes de mise à la terre doit être soigneusement considéré lors de la mise en page. Mélanger divers types de mise à la terre peut entraîner un fonctionnement instable de l'alimentation. La conception de la ligne de terre doit prêter attention aux points suivants:

1. Choisissez correctement un point de mise à la terre unique. D'une manière générale, l'extrémité commune du condensateur de filtrage doit être le seul point de connexion des autres points de masse couplés alternativement à un courant important. Il doit être connecté à un point de mise à la terre de ce niveau. La principale considération est que le courant de retour à la terre dans chaque partie du circuit change. L'impédance de la ligne de circulation réelle provoque des variations du potentiel de la terre dans les différentes parties du circuit et introduit des perturbations. Dans une telle alimentation à découpage, dont l'effet inductif entre le câblage et le dispositif est faible, le courant circulant formé par le circuit de masse a un effet plus important sur les perturbations, d'où l'utilisation d'un point de masse, c'est - à - dire, Boucle de courant pour interrupteur de puissance (la ligne de masse de plusieurs appareils est connectée à la broche de masse, et la ligne de masse de plusieurs appareils qui sortent des boucles de courant redresseur est également connectée à la broche de masse du condensateur de filtrage correspondant, de sorte que l'alimentation fonctionne plus stable et n'est pas facile à auto - exciter. Lorsqu'un seul point n'est pas possible, dans Points communs. En fait, il suffit de le fixer à une feuille de cuivre relativement concentrée.

2. Rendre le fil de terre aussi grossier que possible si le fil de terre est mince, le potentiel de terre changera avec le changement de courant, ce qui rendra le niveau de signal de synchronisation de l'électronique instable et la performance anti - bruit diminuera également. Il est donc nécessaire de veiller à ce que chaque borne de masse à fort courant soit la plus courte et la plus large possible. Lors de la fabrication du fil, essayez d'élargir la largeur de la ligne d'alimentation et de la ligne de terre, il est préférable que la ligne de sol soit plus large que la ligne d'alimentation, leur relation est: ligne de sol > ligne d'alimentation > ligne de signal, si possible, la largeur de la ligne de sol doit être supérieure à 3 mm, peut également être utilisée. Et connecter les emplacements inutilisés sur la carte de circuit imprimé à la terre comme fil de terre. Lorsque vous effectuez un câblage global, vous devez également suivre les principes suivants

(1) Direction du câblage: du point de vue de la surface de soudage, la disposition des composants doit être aussi cohérente que possible avec le schéma. Le sens de câblage coïncide de préférence avec celui du schéma. Étant donné que divers paramètres sont généralement testés sur la surface de soudage pendant la production, il est facile d'inspecter, de mettre en service et de maintenir pendant la production (Remarque: cela se réfère à la condition que les performances du circuit de la machine entière et les exigences d'installation et de disposition du panneau soient satisfaites).Direction du câblage: du point de vue de la surface de soudage, La disposition des composants doit être aussi cohérente que possible avec le schéma. Le sens de câblage coïncide de préférence avec celui du schéma. Étant donné que divers paramètres sont généralement testés sur la surface de soudage pendant la production, il est facile de les inspecter, de les mettre en service et de les entretenir pendant la production (Remarque: cela se réfère à la condition que les performances du circuit complet de la machine et les exigences d'installation et de disposition des panneaux soient respectées).

(2). Lors de la conception d'un schéma de câblage, le câblage ne doit pas être aussi courbé que possible et la largeur de la ligne sur l'arc imprimé ne doit pas changer brusquement. L'angle du fil doit être de 90 degrés et les lignes doivent être simples et claires.

(3). Les circuits croisés ne sont pas autorisés dans les circuits imprimés. Pour les lignes qui peuvent se croiser, le problème peut être résolu en utilisant "perçage" et "enroulement". C'est - à - dire, laissez un fil "percer" à travers l'espace sous les autres résistances, condensateurs et broches de triode, ou "enrouler" à travers une extrémité d'un fil qui pourrait croiser. Dans des cas particuliers, la complexité du circuit peut également simplifier la conception. Résolvez le problème des circuits croisés avec un pont de fils. Étant donné qu'il s'agit d'un panneau unique, l'ensemble en ligne est situé sur la surface supérieure et l'équipement de montage en surface est situé sur la surface inférieure, de sorte que l'équipement en ligne peut chevaucher l'équipement de montage en surface lors de la mise en page, mais le chevauchement des plots doit être évité.

3. Entrée à la terre et sortie à la terre cette alimentation à découpage est basse tension DC - DC. Si la tension de sortie doit être renvoyée au primaire du transformateur, les circuits des deux côtés doivent avoir une masse de référence commune. Par conséquent, après avoir posé des fils de cuivre sur les fils de mise à la terre des deux côtés, ils doivent être connectés ensemble pour former une mise à la terre commune.

V. vérifier

Une fois la conception de câblage terminée, vérifiez soigneusement si la conception de câblage est conforme aux règles établies par le concepteur, tout en confirmant que les règles établies sont conformes aux exigences du processus de production de la carte imprimée. En général, vérifiez les lignes et les lignes, les plots de lignes et d'éléments et les lignes. Est - ce que la distance des Vias, des plots d'éléments et des Vias, des Vias et des Vias est raisonnable et répond aux exigences de production? Est - ce que la largeur des lignes d'alimentation et des lignes de masse est appropriée et s'il y a un endroit pour élargir les lignes de masse dans le PCB? Remarque: certaines erreurs peuvent être ignorées. Par example, une partie du contour de certains connecteurs est placée à l'extérieur du cadre de la plaque, une erreur apparaît lors du contrôle de l'espacement; De plus, chaque fois que les traces et les trous sont modifiés, il est nécessaire de les cuivrer à nouveau.

L'examen est basé sur une « liste de contrôle pcb» qui comprend les règles de conception, les définitions de couche, la largeur de ligne, l'espacement, les Plots et les paramètres de perçage. Il devrait également se concentrer sur l'examen de la rationalité de la disposition de l'équipement, le routage des réseaux électriques et terrestres, et les réseaux d'horloge à haut débit. Câblage et blindage, placement et connexion de condensateurs de découplage, etc.

Vi. Sortie de conception

Notes pour exporter un fichier gerber:

A. les couches qui ont besoin de sortie sont la couche de câblage (couche inférieure), la couche d'impression d'écran (y compris la sérigraphie supérieure, la sérigraphie inférieure), la couche de soudure d'arrêt (couche inférieure de soudure d'arrêt), la couche de perçage (couche inférieure), et peut également générer un fichier de perçage (NC Drill)

B. Lors de la configuration des calques sérigraphiques, ne sélectionnez pas « type de pièce », sélectionnez le calque supérieur (sous - jacent) et « contour », « texte » et « ligne » du calque sérigraphique. C. lors de la configuration de chaque calque, sélectionnez « contour de la plaque ». Lorsque vous définissez le calque d'un calque sérigraphié, ne sélectionnez pas le type de pièce, sélectionnez le contour, le texte et les lignes du calque supérieur (sous - jacent) et du calque sérigraphié. D. utilisez les paramètres par défaut de powerpcb lors de la génération de fichiers de perçage et ne modifiez rien.

Ce qui précède est une introduction à la conception de PCB d'alimentation à découpage et aux spécifications de sécurité électrique. IPCB fournit également des fabricants de PCB et des technologies de fabrication de PCB.