Progettazione PCB - Progettazione e analisi della scheda PCB dell'alimentazione elettrica di commutazione

Nella progettazione dell'alimentazione elettrica di commutazione, la progettazione fisica della scheda PCB è l'ultimo collegamento. Se il metodo di progettazione è improprio, il PCB può irradiare troppe interferenze elettromagnetiche, causando l'alimentazione elettrica a funzionare instabile. Segue un'analisi delle questioni che richiedono attenzione in ogni fase:

1. Il processo di progettazione dallo schema al PCB. Stabilire i parametri dei componenti-"input principal netlist-"design parameter settings -" layout manuale-"cablaggio manuale-"verifica progettazione -" revisione-"CAM output.

La distanza tra i fili adiacenti deve essere in grado di soddisfare i requisiti di sicurezza elettrica e, al fine di facilitare il funzionamento e la produzione, la distanza dovrebbe essere il più ampia possibile. La distanza minima deve essere almeno adatta alla tensione tollerata. Quando la densità di cablaggio è bassa, la distanza delle linee di segnale può essere aumentata in modo appropriato. Per le linee di segnale con un ampio divario tra livelli alti e bassi, la distanza dovrebbe essere il più breve possibile e la distanza dovrebbe essere aumentata. Generalmente, impostare la spaziatura della traccia a 8mil.

La distanza tra il bordo del foro interno del pad e il bordo della scheda stampata dovrebbe essere maggiore di 1mm, il che può evitare i difetti del pad durante l'elaborazione. Quando le tracce collegate ai pad sono sottili, il collegamento tra pad e tracce dovrebbe essere progettato in una forma di goccia. Il vantaggio di questo è che i pad non sono facili da sbucciare, ma le tracce e i pad non sono facilmente scollegati.

In terzo luogo, la pratica del layout dei componenti ha dimostrato che anche se la progettazione schematica del circuito è corretta e il circuito stampato non è correttamente progettato, influenzerà negativamente l'affidabilità delle apparecchiature elettroniche. Ad esempio, se le due sottili linee parallele della scheda stampata sono vicine tra loro, la forma d'onda del segnale sarà ritardata e il rumore riflesso si formerà al terminale della linea di trasmissione. Le prestazioni scendono, quindi quando si progetta il circuito stampato, si dovrebbe prestare attenzione ad adottare il metodo corretto. Ogni alimentatore di commutazione ha quattro cicli di corrente:

(1). Circuito AC dell'interruttore di alimentazione

(2). Circuito AC raddrizzatore di uscita

(3). Loop corrente sorgente del segnale in ingresso

(4). Ciclo corrente di carico in uscita

Il circuito AC dell'interruttore di alimentazione e il circuito AC del raddrizzatore contengono correnti trapezoidali ad alta ampiezza. Le componenti armoniche di queste correnti sono molto alte. La frequenza è molto maggiore della frequenza fondamentale dell'interruttore. L'ampiezza di picco può essere fino a 5 volte l'ampiezza della corrente continua in ingresso/uscita DC. Il tempo di transizione è solitamente di circa 50 ns. Questi due loop sono i più soggetti a interferenze elettromagnetiche, quindi questi loop CA devono essere disposti prima delle altre linee stampate nell'alimentazione elettrica. I tre componenti principali di ogni ciclo sono condensatori filtranti, interruttori di potenza o raddrizzatori, induttori o trasformatori. Posizionarli uno accanto all'altro e regolare la posizione dei componenti per rendere il percorso corrente tra di loro il più breve possibile. Il modo migliore per stabilire un layout di alimentazione di commutazione è simile alla sua progettazione elettrica. Il miglior processo di progettazione è il seguente:

Posizionare il trasformatore

Progettare il ciclo di corrente dell'interruttore di alimentazione

Loop corrente del raddrizzatore di uscita

Circuito di controllo collegato al circuito di alimentazione CA

Progettazione del ciclo sorgente corrente di ingresso e del filtro di ingresso

Quando si progetta il ciclo di carico in uscita e il filtro in uscita secondo l'unità funzionale del circuito, quando si stabiliscono tutti i componenti del circuito, devono essere rispettati i seguenti principi:

(1) In primo luogo, considerare la dimensione del PCB. Quando la dimensione del PCB è troppo grande, le linee stampate saranno lunghe, l'impedenza aumenterà, la capacità anti-rumore diminuirà e il costo aumenterà; Se la dimensione del PCB è troppo piccola, la dissipazione del calore non sarà buona e le linee adiacenti saranno facilmente disturbate. La forma migliore del circuito stampato è rettangolare e il rapporto di aspetto è 3: 2 o 4: 3. I componenti situati sul bordo del circuito stampato sono generalmente non meno di 2mm di distanza dal bordo del circuito stampato.

(2) Quando si posiziona il dispositivo, considerare la saldatura successiva, non troppo densa.

(3) Prendete il componente centrale di ogni circuito funzionale come centro e disporrete intorno ad esso. I componenti dovrebbero essere disposti uniformemente, ordinatamente e compattamente sul PCB, minimizzare e accorciare i cavi e le connessioni tra i componenti e il condensatore di disaccoppiamento dovrebbe essere il più vicino possibile al VCC del dispositivo.

(4) Per i circuiti che funzionano ad alte frequenze, i parametri distribuiti tra i componenti dovrebbero essere presi in considerazione. Generalmente, il circuito dovrebbe essere disposto in parallelo il più possibile. In questo modo, non è solo bello, ma anche facile da installare e saldare e facile da produrre in serie.

(5) Disporre la posizione di ogni unità di circuito funzionale secondo il flusso del circuito, in modo che il layout sia conveniente per la circolazione del segnale e il segnale sia mantenuto nella stessa direzione possibile.

4. Cablaggio L'alimentazione elettrica di commutazione contiene segnali ad alta frequenza. Qualsiasi linea stampata sul PCB può fungere da antenna. La lunghezza e la larghezza della linea stampata influenzeranno la sua impedenza e induttanza, influenzando così la risposta in frequenza. Anche le linee stampate che passano segnali DC possono accoppiarsi a segnali a radiofrequenza provenienti da linee stampate adiacenti e causare problemi di circuito (e persino irradiare nuovamente segnali interferenti). Pertanto, tutte le linee stampate che passano la corrente CA devono essere progettate per essere il più breve e largo possibile, il che significa che tutti i componenti collegati alle linee stampate e alle altre linee elettriche devono essere posizionati molto vicini. La lunghezza della linea stampata è proporzionale alla sua induttanza e impedenza e la larghezza è inversamente proporzionale all'induttanza e impedenza della linea stampata.

I seguenti punti dovrebbero essere prestati attenzione nella progettazione del filo di terra:

1. Scegliere correttamente la messa a terra di un singolo punto. Generalmente, l'estremità comune del condensatore del filtro dovrebbe essere l'unico punto di connessione per altri punti di messa a terra per accoppiarsi al terreno AC di alta corrente. Dovrebbe essere collegato al punto di messa a terra di questo livello. La considerazione principale è che la corrente che ritorna a terra in ogni parte del circuito viene cambiata. L'impedenza della linea corrente effettiva causerà il cambiamento del potenziale di terra di ogni parte del circuito e introdurrà interferenze.

2. Spessare il filo di messa a terra il più possibile. Se il cavo di messa a terra è molto sottile, il potenziale di terra cambierà con il cambiamento corrente, che causerà il livello del segnale di temporizzazione dell'apparecchiatura elettronica per essere instabile e le prestazioni anti-rumore si deterioreranno. Pertanto, assicurarsi che ogni terminale di terra ad alta corrente utilizzi linee stampate il più brevi e larghe possibile e allarga il più possibile la larghezza delle linee di alimentazione e di terra. È meglio rendere la linea di terra più larga della linea elettrica. La loro relazione è: linea di terra>linea elettrica>linea di segnale. Se possibile, linea di terra La larghezza dovrebbe essere maggiore di 3mm e uno strato di rame di grande area può anche essere utilizzato come filo di terra. Collegare i punti inutilizzati sul circuito stampato come filo di terra.

5. Dopo che il progetto di cablaggio è completato, è necessario verificare attentamente se il progetto di cablaggio è conforme alle regole stabilite dal progettista. Allo stesso tempo, è anche necessario confermare se le regole stabilite soddisfano i requisiti del processo di produzione del cartone stampato. Generalmente controllare il filo e il filo, il filo e la saldatura dei componenti Se la distanza tra il disco, il filo e il foro passante, il cuscinetto del componente e il foro passante e la distanza tra il foro passante e il foro passante è ragionevole e se soddisfa i requisiti di produzione. Se la larghezza della linea elettrica e della linea di terra sono appropriate e se c'è un posto per ampliare la linea di terra nel PCB. Nota: Alcuni errori possono essere ignorati. Ad esempio, quando una parte del contorno di alcuni connettori è posizionata al di fuori del telaio della scheda, si verificano errori durante il controllo della spaziatura; Inoltre, ogni volta che le tracce e le vie vengono modificate, il rame deve essere placcato nuovamente. Secondo la "lista di controllo PCB", il contenuto include regole di progettazione, definizioni dei livelli, larghezze di linea, spaziatura, pad e tramite impostazioni. Dovrebbe inoltre concentrarsi sulla revisione della razionalità del layout del dispositivo, dell'instradamento delle reti elettriche e terrestri, dell'instradamento e della schermatura della rete di clock, del posizionamento e della connessione dei condensatori di disaccoppiamento, ecc.