PCB Tecnico - Sei abilità di progettazione PCB, la progettazione dell'alimentazione elettrica di commutazione deve essere utilizzata

In qualsiasi progetto di alimentazione elettrica di commutazione, la progettazione fisica del circuito stampato 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. Di seguito sono riportate le questioni che richiedono attenzione in ogni fase Eseguire l'analisi.

1. Il flusso dalla progettazione schematica 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.

2. Impostazione 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.

3. 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, causerà il ritardo della forma d'onda del segnale e il rumore di riflessione 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: ⠗† Interruttore di alimentazione CA loop ⠗† Corrente di uscita loop ⠗† Corrente loop sorgente di segnale in ingresso ⠗† Corrente loop di carico in uscita loop

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 di corrente del raddrizzatore di uscita 4. Collegare il circuito di controllo al circuito di alimentazione CA

4. progettare il ciclo sorgente corrente in ingresso e il filtro in ingresso Quando si progetta il ciclo di carico in uscita e il filtro in uscita secondo l'unità funzionale del circuito, i seguenti principi dovrebbero essere rispettati quando si stabiliscono tutti i componenti del circuito:

a. 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, il rapporto di aspetto è 3: 2 o 4: 3, i componenti situati sul bordo del circuito stampato, generalmente non meno di 2 mm dal bordo del circuito stampato

b. Quando si posiziona il dispositivo, considerare la saldatura futura, non troppo densa

c. Prendere il componente principale di ogni circuito funzionale come centro e disporsi 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

d. Per i circuiti funzionanti ad alte frequenze, devono essere presi in considerazione i parametri di distribuzione tra i componenti. 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

e. 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

f. Il primo principio del layout è quello di garantire la velocità di cablaggio, prestare attenzione alla connessione delle linee volanti durante lo spostamento del dispositivo e mettere insieme i dispositivi con la relazione di connessione

g. Ridurre il più possibile l'area del ciclo per sopprimere l'interferenza di radiazione dell'alimentatore di commutazione

5. 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 importante come punto di riferimento comune per il circuito ed 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.

6. Verifica

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, 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.

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.

7. Design output

Precauzioni per l'esportazione di file Gerber:

a. Gli strati che devono essere prodotti includono lo strato di cablaggio (strato inferiore), lo strato di serigrafia (compreso lo schermo superiore di seta, lo schermo inferiore di seta), la maschera di saldatura (maschera di saldatura inferiore), lo strato di perforazione (strato inferiore) e un file di perforazione (NC Drill)

b. Quando si imposta il livello del livello serigrafia, non selezionare Tipo di parte, selezionare il livello superiore (livello inferiore) e contorno, testo, linea del livello serigrafia

c. Nella progettazione PCB, quando si imposta lo strato di ogni strato, selezionare il bordo Outline. Quando si imposta il livello del livello serigrafico, non selezionare Tipo di parte, selezionare il contorno e il testo del livello superiore (livello inferiore) e del livello serigrafico.