PCB技術 - PCB設計スイッチング電源設計

回路図から PCB設計 プロセス

コンポーネントパラメータを設定します。

パラメータ設定

隣接するワイヤ間の距離は、電気的安全要件を満たすことができなければならない。そして、操作および生産を容易にするために、距離はできるだけ広くなければならない。最小間隔は、許容される電圧に少なくとも適していなければならない。配線密度が低い場合は、信号線間隔を適切に増加させることができる。高いレベルと低いレベルの間に大きなギャップを持つ信号線に対しては、間隔はできるだけ短くし、間隔を大きくする必要がある。通常、トレース間隔を8 milに設定します。

パッドの内側孔の端部とプリント基板の縁部との間の距離は1 mmより大きくなければならず、処理中にパッドの欠陥を回避することができる。パッドに接続されたトレースが薄い場合、パッドとトレースとの間の接続は、ドロップ形状に設計されるべきである。この利点は、パッドが剥離し易くないことであり、トレース及びパッドは容易に切断されないことである。

コンポーネントのレイアウト

回路設計が正しく，プリント回路基板が正しく設計されていなくても，電子機器の信頼性に悪影響を及ぼすことを実証した。

例えば、プリント基板の2つの細い平行線が接近している場合、信号波形は遅延され、反射ノイズは伝送ラインの端子に形成される。パフォーマンスは低下するので、プリント回路基板を設計するとき、あなたは正しい方法を採用することに注意を払うべきです。

各スイッチング電源は4つの電流ループを有する

電源スイッチAC回路

（2）出力整流回路

入力信号源電流ループ

出力負荷電流ループ入力ループ

入力コンデンサは、近似DC電流によって充電され、フィルタキャパシタは主に広帯域エネルギー蓄積として機能する同様に、出力フィルタキャパシタはまた、出力整流器から高周波エネルギーを蓄積すると同時に、出力負荷ループのDCエネルギーを除去するために使用される。

したがって、入出力フィルタキャパシタの端子は非常に重要である。入力および出力電流ループは、それぞれフィルタコンデンサの端子からの電源に接続されるべきである入出力ループと電源スイッチ／整流器ループとの間の接続がコンデンサに接続されていない場合、端子は直接接続され、ACエネルギーは入力または出力フィルタコンデンサによって環境に放射される。

整流器のパワースイッチとAC回路の交流回路は、高振幅の台形電流を含んでいる。これらの電流の高調波成分は非常に高い。周波数は、スイッチの基本周波数よりもはるかに大きい。ピーク振幅は連続入出力直流電流の5倍の振幅となる。遷移時間は通常50 ns程度である。

これらの2つのループは電磁干渉に最も傾向があるので、これらのACループは電源の他のプリントラインの前にレイアウトされなければならない。各ループの3つの主要な構成要素は、フィルタコンデンサ、電力スイッチまたは整流器、インダクタまたは変圧器である。お互いの隣に配置し、それらの間の現在のパスをできるだけ短くするためにコンポーネントの位置を調整します。

スイッチング電源配置を確立する最良の方法は、その電気設計に類似している。最良の設計プロセスは以下の通りである。

変圧器を置く

電源スイッチ電流ループの設計

出力整流電流ループの設計

交流電源回路に接続された制御回路

回路の機能単位に従って出力負荷ループおよび出力フィルタを設計するときに、入力電流源ループおよび入力フィルタを設計するとき、回路の全ての構成要素をレイアウトするとき、以下の原理を満たさなければならない

(1) First, 考慮する PCBサイズ. 時 PCBサイズ 大きすぎる, 印刷ラインは長くなる, インピーダンスが増える, アンチノイズ能力が低下する, そして、コストが増加しますif the PCBサイズ 小さすぎる, 放熱は良くない, 隣接する行は簡単に妨害される. 回路基板の最良の形状は長方形である, アスペクト比は3 : 2または4 : 3です, 回路基板の端部にある部品, 一般に回路基板の縁から2 mm以下である

（2）デバイスを配置する際には、次のはんだ付けを考慮する。

（3）各機能回路のコア成分を中心として配置する。構成要素は、PCB上で均等に、きちんとかつコンパクトに配置されるべきであり、部品間のリードおよび接続を最小化および短縮し、デカップリングコンデンサは、デバイスのVCCに可能な限り近くなければならない

（4）高周波で動作する回路では，部品間の分散パラメータを考慮する必要がある。一般に、回路はできるだけ並列に配置する必要がある。このように、それは美しいだけでなく、インストールして、溶接するのも簡単で、量産が簡単です

（5）回路フローに応じて各機能回路ユニットの位置を調整し、レイアウトを信号循環に対して都合よく、信号をできるだけ同じ方向に保つ

（6）レイアウトの第1の原理は、配線速度を確保し、装置を動かす際に飛行ワイヤの接続に注意を払い、接続関係を有するデバイスを一緒にすることである

（7）スイッチング電源の放射妨害を抑えるためにループ面積をできるだけ小さくする。

配線

スイッチング電源は高周波信号を含む。PCB上の任意の印刷ラインは、アンテナとして機能することができます。プリントラインの長さおよび幅はそのインピーダンスおよびインダクタンスに影響し、それによって周波数応答に影響を及ぼす。DC信号を通過するプリントラインであっても、隣接するプリントラインからの無線周波数信号と結合し、回路の問題を引き起こし（そして、干渉信号を再び放射する）ことができる。

したがって、AC電流を通過する全ての印刷ラインは、できるだけ短くて広いように設計されなければならない。そして、それは印刷ラインおよび他の電源ラインに接続している全てのコンポーネントが非常に近くに置かれなければならないことを意味する。

チェック

配線設計が終了した後は、設計者が設計したルールに従って配線設計が成立しているか否かを注意深くチェックする必要があり、同時に確立されたルールがプリント基板製造工程の要件を満たしているか確認する必要がある。一般的に、線、線、線、部品パッド、線を確認してください。スルーホール、部品パッド、スルーホール、スルーホール、スルーホールからの距離が合理的であるか、生産要件を満たしているかどうか。

このレビューはPCBチェックリスト", デザインルール, レイヤー定義, 線幅, 間隔, パッド, 設定経由. また、デバイスレイアウトの合理性の見直しに焦点を当てる必要があります, 電力と地上ネットワークのルーティング, と高速クロックネットワーク. 配線と遮蔽, デカップリングコンデンサの配置と接続, etc.