Notizie PCB - Progettazione PCB e specifiche di sicurezza elettrica del circuito stampato

In qualsiasi progetto di alimentazione di commutazione, il design fisico della scheda PCB è l'ultimo collegamento. Se il metodo di progettazione è improprio, il PCB può irradiare troppe interferenze elettromagnetiche e causare il funzionamento instabile dell'alimentazione elettrica. Le seguenti sono le questioni che richiedono attenzione in ogni fase di analisi:

Uno, flusso di progettazione dallo schema al PCB

Stabilire i parametri dei componenti -> elenco dei principi di input -> impostazioni dei parametri di progettazione -> layout manuale -> cablaggio manuale -> verifica progettazione -> revisione -> uscita CAM.

due, impostazioni dei parametri

La distanza tra i cavi adiacenti deve essere in grado di soddisfare i requisiti di sicurezza elettrica e, per facilitare il funzionamento e la produzione, la distanza deve 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.

tre, layout dei componenti

La pratica 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). loop di ingresso corrente di carico in uscita

Il condensatore in ingresso è caricato da una corrente CC approssimativa e il condensatore filtro agisce principalmente come uno stoccaggio di energia a banda larga; Allo stesso modo, il condensatore del filtro di uscita è utilizzato anche per immagazzinare l'energia ad alta frequenza dal raddrizzatore di uscita e allo stesso tempo eliminare l'energia CC del ciclo di carico di uscita. Pertanto, i terminali dei condensatori del filtro di ingresso e di uscita sono molto importanti. I cicli di corrente in ingresso e in uscita dovrebbero essere collegati all'alimentazione elettrica solo dai terminali del condensatore filtro rispettivamente; se il collegamento tra il ciclo di ingresso/uscita e il ciclo di commutazione/raddrizzatore non può essere collegato al condensatore Il terminale è collegato direttamente e l'energia CA sarà irradiata nell'ambiente dal condensatore filtro in ingresso o 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:

1. Posizionare il trasformatore

2. Progettare il ciclo di corrente dell'interruttore di alimentazione

3. Progettare il ciclo corrente del raddrizzatore in uscita

4. Circuito di controllo collegato al circuito di alimentazione CA

Progettazione del ciclo sorgente di corrente di ingresso e del filtro di ingresso Quando si progetta il ciclo di carico di uscita e il filtro di uscita secondo l'unità funzionale del circuito, quando si posa 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 uniformi, disporre ordinatamente e compattamente sul PCB, minimizzare e accorciare i cavi e le connessioni tra i componenti e i condensatori di disaccoppiamento dovrebbero 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.

(6) Il primo principio del layout è quello di garantire la velocità di cablaggio, prestare attenzione alla connessione dei cavi volanti durante lo spostamento del dispositivo e mettere insieme i dispositivi con il rapporto di connessione.

(7) Ridurre l'area del ciclo il più possibile per sopprimere l'interferenza di radiazione dell'alimentazione elettrica di commutazione

Quattro, cablaggio

L'alimentatore di commutazione contiene segnali ad alta frequenza. Qualsiasi linea stampata sul PCB può funzionare come 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. La lunghezza riflette la lunghezza d'onda della risposta della linea stampata. Più lunga è la lunghezza, minore è la frequenza alla quale la linea stampata può inviare e ricevere onde elettromagnetiche e può irradiare più energia di radiofrequenza. Secondo le dimensioni della corrente del circuito stampato, cercare di aumentare la larghezza della linea elettrica per ridurre la resistenza del ciclo. Allo stesso tempo, rendere la direzione della linea elettrica e della linea di terra coerente con la direzione della corrente, che aiuta a migliorare la capacità anti-rumore. La messa a terra è il ramo inferiore dei quattro cicli di corrente dell'alimentazione di commutazione. Svolge un ruolo molto importante come punto di riferimento comune per il circuito. È un metodo importante per controllare le interferenze. Pertanto, il posizionamento del filo di messa a terra dovrebbe essere attentamente considerato nel layout. La miscelazione di varie messa a terra causerà un funzionamento instabile dell'alimentazione elettrica. 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. In questo alimentatore di commutazione, il suo cablaggio e l'induttanza tra i dispositivi hanno poca influenza e la corrente circolante formata dal circuito di messa a terra ha una maggiore influenza sull'interferenza, quindi viene utilizzata la messa a terra di un punto, cioè, il ciclo corrente dell'interruttore di alimentazione (I fili di terra di diversi dispositivi sono collegati al perno di terra e i fili di terra di diversi dispositivi che emettono il ciclo corrente del raddrizzatore sono anche collegati al perno di terra del condensatore filtro corrispondente, in modo che l'alimentazione funziona più stabile e non è facile da auto-eccitare. Quando non è possibile fare un singolo punto, collegare due diodi o una piccola resistenza al terreno comune. Infatti, è sufficiente collegarlo a un pezzo relativamente concentrato di foglio di rame.

2. rendere il filo di terra il più spesso possibleSe il filo di terra è molto sottile, il potenziale di terra cambierà con la corrente, che renderà il livello del segnale di temporizzazione dell'apparecchiatura elettronica instabile e le prestazioni anti-rumore si deterioreranno. Pertanto, è necessario garantire che ogni grande terminale di terra corrente sia il più corto e largo possibile. Per fare il filo, allargare la larghezza del cavo di alimentazione e di terra il più possibile, preferibilmente il filo di terra è più ampio del filo di alimentazione, la loro relazione è: filo di terra>filo di alimentazione>filo di segnale, se possibile, la larghezza del filo di terra dovrebbe essere maggiore di 3mm, può anche essere utilizzato Lo strato di rame di grande area è usato come filo di terra, e i posti inutilizzati sul circuito stampato sono collegati alla terra come filo di terra. Durante l'esecuzione di cablaggi globali, devono essere seguiti anche i seguenti principi

(1). Direzione del cablaggio: Dal punto di vista della superficie di saldatura, la disposizione dei componenti deve essere il più coerente possibile con lo schema schematico. La direzione del cablaggio è migliore per essere coerente con la direzione del cablaggio del diagramma del circuito. Poiché vari parametri sono solitamente testati sulla superficie di saldatura durante il processo di produzione, quindi questo è conveniente per l'ispezione, il debug e la manutenzione durante la produzione (Nota: si riferisce alla premessa che le prestazioni del circuito e i requisiti di installazione e layout del pannello di tutta la macchina sono soddisfatti). Direzione del cablaggio: Dal punto di vista della superficie di saldatura, la disposizione dei componenti deve essere il più coerente possibile con lo schema schematico. La direzione del cablaggio è migliore per essere coerente con la direzione del cablaggio del diagramma del circuito. Poiché vari parametri sono solitamente testati sulla superficie di saldatura durante il processo di produzione, quindi questo è conveniente per l'ispezione, il debug e la manutenzione durante la produzione (Nota: si riferisce alla premessa che le prestazioni del circuito e i requisiti di installazione e layout del pannello di tutta la macchina sono soddisfatti).

(2). Quando si progetta il diagramma di cablaggio, il cablaggio non dovrebbe piegarsi il più possibile e la larghezza della linea sull'arco stampato non dovrebbe cambiare improvvisamente. L'angolo del filo dovrebbe essere â¥90 gradi, e la linea dovrebbe essere semplice e chiara.

(3). I circuiti incrociati non sono ammessi nel circuito stampato. Per le linee che possono attraversare, è possibile utilizzare "perforazione" e "avvolgimento" per risolvere il problema. Cioè, lasciare che un piombo "trapani" attraverso lo spazio sotto altre resistenze, condensatori e perni triodi, o "vento" da un'estremità di un cavo che può attraversare. In circostanze speciali, quanto complesso è il circuito, è anche consentito semplificare il design. Utilizzare i cavi per ponte per risolvere il problema del circuito trasversale. Grazie alla scheda monolaterale, i componenti in linea sono situati sulla superficie superiore e i dispositivi di montaggio superficiale sono situati sulla superficie inferiore, in modo che i dispositivi in linea possono sovrapporsi con i dispositivi di montaggio superficiale durante il layout, ma la sovrapposizione dei pad dovrebbe essere evitata.

3. terra di ingresso e terra di uscita Questo alimentatore di commutazione è un DC-DC a bassa tensione. Se si desidera riportare la tensione di uscita al primario del trasformatore, i circuiti su entrambi i lati dovrebbero avere un terreno di riferimento comune. Pertanto, dopo aver posato il rame sui fili di terra su entrambi i lati, è necessario collegare insieme per formare un terreno comune

Cinque, controllo.

Dopo che il progetto di cablaggio è completato, è necessario verificare attentamente se il progetto di cablaggio è conforme alle regole formulate dal progettista e, allo stesso tempo, è necessario confermare se le regole stabilite soddisfano i requisiti del processo di produzione del cartone stampato. In generale, controllare le linee e le linee, la linea e i pad dei componenti, e le linee. Se la distanza dal foro passante, dal pad del componente e dal foro passante, dal foro passante e dal 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, una parte del contorno di alcuni connettori è posizionata al di fuori del telaio della scheda e 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.

La revisione si basa sulla "checklist PCB", che include regole di progettazione, definizioni dei livelli, larghezze di linea, spaziatura, pad e impostazioni. Dovrebbe inoltre concentrarsi sulla revisione della razionalità del layout del dispositivo, del routing delle reti elettriche e terrestri e delle reti di clock ad alta velocità. Il cablaggio e la schermatura, il posizionamento e il collegamento dei condensatori di disaccoppiamento, ecc.

sei, Design output

Precauzioni per l'esportazione di file Gerber:

a. Lo strato che deve essere emesso ha uno strato di cablaggio (strato inferiore), strato serigrafico (compresa la stampa dello schermo superiore, stampa dello schermo inferiore), maschera di saldatura (maschera di saldatura inferiore), strato di perforazione (strato inferiore), e anche generare file di perforazione (NC Drill)

b. Quando si imposta il livello del livello dello schermo seta, non selezionare Tipo di parte, selezionare il livello superiore (livello inferiore) e il contorno, il testo e la linea del livello dello schermo seta.c. Quando si imposta il livello di ogni livello, selezionare Contorno bordo. Quando si imposta il livello del livello serigrafico, non selezionare Tipo di parte, selezionare il contorno, il testo e la linea del livello superiore (livello inferiore) e il livello serigrafico.d. Quando si generano file di perforazione, utilizzare le impostazioni predefinite di PowerPCB e non apportare modifiche.

Quanto sopra è l'introduzione della progettazione PCB dell'alimentazione elettrica di commutazione e delle specifiche di sicurezza elettrica. Ipcb fornisce anche produttori di PCB e tecnologia di produzione PCB.