PCB Tecnico - Analisi di progettazione fisica della scheda PCB nella progettazione di 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:

Uno. Flusso di progettazione dallo schema al PCB. Stabilire i parametri dei componenti-"Principio di ingresso netlist-"Impostazione dei parametri di progettazione-"Disposizione manuale -" Cablaggio manuale-"Verifica progettazione-"Ricontrollo -" uscita CAM.

La distanza tra i conduttori 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, il circuito stampato non è progettato correttamente, avrà un effetto negativo sull'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 corrente di carico in uscita Il loop di ingresso carica il condensatore in ingresso attraverso una corrente DC approssimativa. Il condensatore filtrante serve principalmente come funzione di accumulo di energia a banda larga; Allo stesso modo, il condensatore del filtro di uscita viene utilizzato anche per memorizzare l'energia ad alta frequenza dal raddrizzatore di uscita eliminando il carico di uscita. Energia continua del ciclo. 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:

posizionare il trasformatore

loop di corrente dell'interruttore di alimentazione di progettazione

loop corrente del raddrizzatore di uscita di progettazione

Circuito di controllo collegato al circuito di alimentazione CA

Progettare il ciclo sorgente corrente di ingresso e il filtro di ingresso Quando si progetta il ciclo di carico di uscita e il filtro di uscita in base all'unità funzionale del circuito, tutti i componenti del circuito devono essere disposti in conformità con 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, devono essere presi in considerazione i parametri distribuiti 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.

(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 di 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 la relazione di connessione.

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

In quarto luogo, l'alimentazione elettrica di commutazione del cablaggio 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.

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. Collegati al perno di terra, i fili di terra di diversi componenti del ciclo di corrente del raddrizzatore di uscita sono anche collegati ai perni di terra dei condensatori filtranti corrispondenti, in modo che l'alimentazione funzioni più stabilmente e non sia facile da auto-eccitare. Quando un singolo punto non è disponibile, condividere il terreno Collegare due diodi o una piccola resistenza, infatti, può essere collegato ad un pezzo relativamente concentrato di lamina di rame.

2. addensare il filo di terra il più possibile. Se il cavo di massa è molto sottile, il potenziale di terra cambierà con il cambiamento della corrente, con conseguente livello instabile del segnale di temporizzazione delle apparecchiature elettroniche e deterioramento delle prestazioni anti-rumore