PCBニュース - スイッチング電源PCBレイアウト仕様

いずれのスイッチング電源の設計においても、PCBボードの物理設計は最後の一環である。設計方法が適切でないと、PCBは電磁干渉を放射しすぎて電源動作が不安定になる可能性があります。以下は各ステップで注意しなければならないことです。解析

1.原理図からPCBまでの設計プロセス。構成部品パラメータの作成->回路網テーブルの入力->設計パラメータ設定->手動レイアウト->手動ルーティング->設計の検証->レビュー->CAM出力。

2.パラメータ設定隣接電線間の距離は電気安全要求を満たすことができなければならず、操作と生産を容易にするために、距離もできるだけ広くしなければならない。最小距離は、少なくとも電圧に耐えるのに適している必要があります。配線密度が低い場合には、信号線It間の距離を適切に増やすことができる。ハイレベルとローレベルの信号線はできるだけ短く、間隔を大きくしなければならない。通常、トレース間隔は8 milに設定されています。

パッド内の穴縁とプリント基板縁との距離は1 mmより大きくなければならない。これにより、加工中にパッドに欠陥が発生することを回避することができる。パッドに接続するトレースが薄い場合、パッドとトレース間の接続は液滴形状に設計されなければならない。このようにする利点は、パッドがはがれにくいが、トレースとパッドが切れにくいことである。

第三に、素子配置の実践は、回路原理図の設計が正しく、プリント基板の設計が間違っていても、電子機器の信頼性に不利な影響を与えることを証明した。例えば、プリント基板の2本の平行細線が非常に接近すると、信号波形の遅延が生じ、伝送路の端子に反射ノイズが形成される、電源とアースの不適切な考慮による干渉は、製品のパフォーマンスを低下させます。したがって、プリント基板を設計する際には、それに注意する必要があります。正しい方法を使用してください。各スイッチング電源には4つの電流回路があります。

1.電源スイッチ交流回路

2.出力整流器交流回路

3.入力信号源電流回路

4.出力負荷電流回路の入力回路は近似直流電流を通じて入力コンデンサを充電し、フィルタコンデンサは主に広帯域エネルギー貯蔵の役割を果たす、同様に、出力フィルタコンデンサも、出力整流器からの高周波エネルギーを記憶するために使用される。同時に、出力負荷回路の直流エネルギーを除去した。そのため、入出力フィルタコンデンサの端子は非常に重要である。入出力電流回路は、フィルタコンデンサの端子からのみ電源に接続してください。整流回路間の接続はコンデンサの端子に直接接続することはできず、交流エネルギーは入出力フィルタコンデンサを介して環境に放射される。電源スイッチのAC回路と整流器のAC回路は高振幅台形電流を含み、これらの電流は高調波を含む。この素子は非常に高く、その周波数はスイッチの基本周波数よりはるかに大きく、ピーク振幅は連続入出力直流電流振幅の5倍に達することができ、変換時間は通常約50 nsである。これらの2つの回路は最も電磁的な干渉を受けやすいので、電源のもう1つの回路である必要があります。印刷回路を配線する前に、これらの交流回路を配置しておきます。各回路の3つの主要部品：フィルタコンデンサ、電源スイッチまたは整流器、インダクタまたは変圧器を並べて配置し、部品の位置を調整して、それらの間の電流経路をできるだけ短くする。スイッチング電源のレイアウトを確立する最善の方法は、電気設計と似ています。最適な設計プロセスは次のとおりです。

・変圧器の設置

・電源スイッチ電流回路の設計

・出力整流器電流回路の設計

・制御回路を交流電源回路に接続する

入力電流源回路と入力フィルタを設計する回路の機能ユニットに基づいて出力負荷回路と出力フィルタを設計する場合、回路のすべてのコンポーネントを配置する際には、次の原則を満たす必要があります。

（1）まず、PCBのサイズを考える。PCBのサイズが大きすぎると、プリント配線が長くなり、インピーダンスが増加し、ノイズ耐性が低下し、コストも増加します。PCBサイズが小さすぎると放熱が悪く、隣接回線が干渉しやすくなります。最適な形状は矩形で、アスペクト比は3：2または4：3であり、回路基板のエッジに位置する部品は通常、回路基板のエッジから2 mm以上離れています。

（2）設備を置く時、将来の溶接を考慮して、あまり密集しないでください。

（3）各機能回路のコア部品を中心に、その周囲に配置する。部品は部品間のリード線と接続を最小限に抑え、整然とコンパクトにPCB上に配置し、デカップリングコンデンサはできるだけ設備のVCCに近づくべきである。

（4）高周波で動作する回路については、素子間の分布パラメータを考慮しなければならない。一般的に、回路はできるだけ並列に配置されなければならない。これにより、美しいだけでなく、取り付けや溶接が容易になり、量産が容易になります。

（5）回路フローに基づいて各機能回路ユニットの位置を配置し、レイアウトを信号の流れを容易にし、信号をできるだけ同じ方向に維持する。

（6）レイアウトの第一の原則は配線率を確保することであり、デバイスを移動する際にはフライワイヤの接続に注意し、接続関係のあるデバイスを一緒に置く。

（7）スイッチング電源の放射干渉を抑制するために、回路面積をできるだけ小さくする。

第4に、配線スイッチング電源は高周波信号を含み、PCB上のどのプリント配線もアンテナとして使用できる。印刷ラインの長さと幅は、インピーダンスとインダクタンスに影響し、周波数応答に影響します。直流信号を通過しても、印刷ラインは隣接する印刷ラインから無線周波数信号に結合され、回路の問題（さらには干渉信号を再放射する）を引き起こす。そのため、交流電流を通過するすべての印刷回路はできるだけ短く広く設計されなければならない。これは、プリント配線や他の電源ケーブルに接続されているすべてのコンポーネントが非常に近くに配置されている必要があることを意味します。プリント配線の長さはインダクタンスとインピーダンスに比例し、幅はプリント配線のインダクタンスに比例する。インピーダンスに反比例する。この長さは、印刷回線応答の波長を反映している。長さが長いほど、プリント配線が電磁波を送受信する周波数は低くなり、その放射する無線周波数エネルギーは多くなる。プリント配線基板の電流に応じて、回路抵抗を下げるために電源線の幅をできるだけ大きくします。同時に、電源線とアース線の方向を電流の方向と一致させることで、ノイズ耐性の向上に役立ちます。接地はスイッチング電源の4つの電流回路の底部支持である。回路は回路の共通参照点として非常に重要な役割を果たしている。干渉を制御するための重要な方法です。そのため、レイアウト時に接地線の配置をよく考慮する必要があります。さまざまな接地を混合すると、電源の動作が不安定になります。回路設計では、次の点に注意してください。

1.単一点接地を正しく選択します。一般的に、フィルタコンデンサの共通端は、他の接地点が大電流交流接地に結合されている唯一の接続点であるべきである。このレベルの接地点に接続すべきであり、主に回路の各部が地表に還流する電流が変化したことを考慮しているが、実際の流路のインピーダンスは回路の各部の地表電位を変化させ、干渉を導入することになる。このようなスイッチング電源では、配線とデバイス間のインダクタンスの影響が小さく、接地回路によって形成される循環電流が干渉に与える影響が大きいため、電源スイッチング電流回路（いくつかのデバイスの接地線が接地ピンに接続され、整流電流回路を出力するいくつかの素子の接地線も対応するフィルタコンデンサの接地ピンに接続され、電源動作をより安定させ、自励しにくい。単点接地が実現できない場合、2つのダイオードまたは1つの小さな抵抗を接続することができ、実際には相対的に集中した銅箔に接続することができる。

2.接地線をできるだけ太くする。接地線が細いと、接地電位は電流の変化に応じて変化し、これにより電子機器のタイミング信号レベルが不安定になり、ノイズ耐性が低下するため、大電流接地端子ごとにできるだけ短く広いプリント配線を使用し、できるだけ電源と接地線の幅を広くすることを確保する。接地線は電源線の幅のようなものが最もよい。その関係は、アース>電源ケーブル>信号線です。幅は3 mmより大きくなければならず、大面積の銅層も地線として使用することができる。プリント基板上の未使用部品を接地線として地上に接続します。グローバルルーティングを実行する場合は、次の原則にも従う必要があります。

1.配線方向：溶接表面の角度から見ると、部品の配列はできるだけ模式図と一致しなければならない。配線方向は回路図の配線方向と一致することが好ましい。製造中、溶接面には通常様々なパラメータが必要であるためである。したがって、これは生産中の検査、調整、メンテナンスを容易にします（注：これは回路性能と機械全体の設置とパネルレイアウトの要求を満たす前提で）。

（2）配線図を設計する時、配線はできるだけ曲げず、印刷アーク上の線幅は突然変化してはならず、導線の角は塢¥90度で、しかも線は簡単ではっきりしているべきである。

3.印刷回路では交差回路は許可されていません。交差する可能性のある回路では、「ドリル」と「巻き付け」を使用して問題を解決できます。つまり、一定のリード線を他の抵抗器、コンデンサ、および三極管のリード下のギャップから引き出します。従来の「ドリル」、または「巻線」で端から引き出されたワイヤが交差する可能性があり、特殊な場合、回路がいかに複雑であるか、設計を簡略化するために、ジャンパを使用して交差回路の問題を解決することもできます。単一パネルのため、直栓アセンブリは上面に位置し、表面実装装置は下面に位置しているため、レイアウト中に直列装置は表面実装装置と重複することができますが、パッドの重複は避けなければなりません。

3.入力接地と出力接地このスイッチング電源は低圧DC-DCである。出力電圧をトランスの一次にフィードバックしたい場合は、両側の回路に共通の参照地があるはずなので、両側のアースに銅を敷設した後、接続して共通の地を形成しなければなりません。

5.配線設計が完了したら、配線設計が設計者が定めた規則に合っているかどうかをよくチェックしなければならない。同時に、設定された規則がプリント基板の生産工程の要求に合致しているかどうかを確認する必要がある。一般的に、ワイヤとワイヤ、ワイヤと部材の溶接盤、ワイヤと貫通孔、部材の溶接盤と貫通孔の距離、貫通孔と貫通孔の間の距離が合理的であるかどうか、生産要求に合っているかどうかを検査する。電源ケーブルと接地線の幅が適切かどうか、PCBボードに接地線の幅を広げる場所があるかどうか。注意：一部のコネクタの輪郭の一部がプレートフレームの外に配置され、間隔をチェックするときにエラーが発生するなど、エラーを無視することができます。また、配線やビアを変更するたびに書き換えなければなりません。銅は1回。

6.審査は「PCB検査表」に基づき、内容は設計規則、層定義、線幅、間隔、パッドとビア設置を含み、またデバイス配置の合理性、電源と接地網の配線及び高速クロックネットワークの配線と遮蔽、デカップリングコンデンサの配置と接続などを重点的に審査する。

七、Gerberファイルを設計出力する際に注意すべき事項：

a.出力が必要な層は、配線層（下地層）、スクリーン印刷層（上スクリーン印刷、下スクリーン印刷を含む）、ソルダーレジスト層（下ソルダーレジスト層）、ドリル層（下層）、およびドリルファイル（NC Drill）である。）

b.シルクスクリーンレイヤーのレイヤーを設定する場合、部品タイプを選択せずに、シルクスクリーンレイヤーの最上位（下層）と輪郭、テキスト、線を選択します。レイヤーごとにレイヤーを設定する場合は、Board Outlineを選択します。シルクスクリーンレイヤーのレイヤーを設定する場合は、「部品タイプ」を選択せず、「輪郭」、「テキスト」、「最上位（最下位）の行」、およびシルクスクリーンレイヤー.dを選択します。ドリルファイルを生成する場合は、PowerPCBのデフォルト設定を使用して、変更しないでください。

以上はスイッチング電源PCB配置規範の紹介であり、IpcbはPCBメーカーとPCB製造技術を提供している