電路設計 - 開關電源PCB板的設計與分析

在開關電源設計中, 的物理設計 PCB板 是最後一個連結. 如果設計方法不當, 印刷電路板可能輻射過多的電磁干擾, 導致電源工作不穩定. 以下是對每一步注意事項的分析：

1、從原理圖到PCB的設計過程。 建立部件參數-“輸入原理網表-”設計參數設置-“手動佈局-”手動接線-“驗證設計-”審查-”CAM輸出。

2、參數設置相鄰導線之間的距離必須能够滿足電氣安全要求，為了便於操作和生產，距離應盡可能寬。 最小間距必須至少適合耐受電壓。 當佈線密度較低時，可以適當新增訊號線的間距。 對於高電平和低電平之間存在較大間隙的訊號線，間距應盡可能短，並應新增間距。 通常，將記錄道間距設定為8mil。

焊盤內孔邊緣與印製板邊緣的距離應大於1mm，以避免焊盤在加工過程中出現缺陷。 當連接到焊盤的痕迹較薄時，焊盤和痕迹之間的連接應設計成滴狀。 這樣做的優點是，襯墊不容易剝離，但痕迹和襯墊不容易斷開。

第3，元件佈局實踐證明，即使電路原理圖設計正確，印刷電路板設計不當，也會對電子設備的可靠性產生不利影響。 例如，如果印製板的兩條細平行線靠得很近，則訊號波形將延遲，並在傳輸線的端子處形成反射雜訊。 效能下降，囙此在設計印刷電路板時，應注意採用正確的方法。 每個開關電源有四個電流回路：

（1）. 電源開關交流電路

（2）. 輸出整流器交流電路

（3）. 輸入信號源電流回路

（4）. 輸出負載電流回路

電源開關的交流電路和整流器的交流電路包含高幅值梯形電流。 這些電流的諧波分量非常高。 頻率遠大於開關的基頻。 峰值幅度可高達連續輸入/輸出直流電流幅度的5倍。 過渡時間通常約為50ns。 這兩個回路最容易受到電磁干擾，囙此這些交流回路必須在電源中的其他印刷線路之前佈置。 每個回路的3個主要部件是濾波電容器、功率開關或整流器、電感器或變壓器。 將它們相鄰放置，並調整組件的位置，使它們之間的電流路徑盡可能短。 建立開關電源佈局的最佳方法類似於其電力設計。 最佳設計過程如下：

放置變壓器

設計功率開關電流回路

設計輸出整流器電流回路

連接到交流電源電路的控制電路

設計輸入電流源回路和輸入濾波器

當根據電路的功能單元設計輸出負載回路和輸出濾波器時，在佈置電路的所有組件時，必須滿足以下原則：

(1) First, 考慮一下 PCB尺寸. 當 PCB尺寸 太大了, 列印的線條會很長, 阻抗將新增, 抗雜訊能力會降低, 成本會新增； 如果 PCB尺寸 太小了, 散熱不好, 相鄰線路容易受到干擾. 電路板的最佳形狀為矩形, 縱橫比為3:2或4:3. 位於電路板邊緣的部件與電路板邊緣的距離通常不小於2mm.

（2）放置設備時，考慮後續焊接，不要太密集。

（3）以每個功能電路的核心部件為中心，圍繞其進行佈局。 元器件應均勻、整齊、緊湊地佈置在PCB上，儘量減少和縮短元器件之間的引線和連接，去耦電容器應盡可能靠近器件的VCC。

（4）對於高頻運行的電路，應考慮元件之間的分佈參數。 通常，電路應盡可能並聯佈置。 這樣，它不僅美觀，而且易於安裝和焊接，易於批量生產。

（5）根據電路流程安排各功能電路單元的位置，使佈局便於訊號流通，訊號盡可能保持在同一方向。

4、開關電源接線包含高頻訊號。 PCB上的任何列印線都可以用作天線。 列印線的長度和寬度將影響其阻抗和電感，從而影響頻率回應。 即使是傳遞直流訊號的印刷線路也可能與相鄰印刷線路的射頻訊號耦合，從而導致電路問題（甚至再次輻射干擾訊號）。 囙此，所有通過交流電流的印刷線路應設計為盡可能短和寬，這意味著連接到印刷線路和其他電源線的所有組件必須放置得非常近。 列印線的長度與其電感和阻抗成正比，寬度與列印線的電感和阻抗成反比。

接地線設計應注意以下幾點：

1、正確選擇單點接地。 通常，濾波電容器的公共端應是其他接地點耦合到大電流交流接地的唯一連接點。 它應連接到該層的接地點。 主要考慮的是電路每個部分中返回地面的電流發生變化。 實際流線的阻抗會引起電路各部分接地電位的變化，並引入干擾。

2、儘量加厚接地線。 如果接地線很薄，接地電位將隨電流變化而變化，這將導致電子設備的定時信號電平不穩定，抗雜訊效能將惡化。 囙此，確保每個高電流接地端子使用盡可能短和寬的印刷線路，並盡可能加寬電源線和接地線的寬度。 最好使地線比電源線寬。 它們的關係是：地線>電源線>訊號線。 如果可能的話，地線的寬度應該大於3mm，並且大面積的銅層也可以用作地線。 將印刷電路板上未使用的地方連接為地線。

5. 接線設計完成後, 必須仔細檢查接線設計是否符合設計師製定的規則. 同時, 還需要確認規則集是否滿足印製板生產過程的要求. 一般檢查電線和電線, 焊絲與元件焊接盤之間的距離, 導線和通孔, 組件墊和通孔, 通孔與通孔的距離合理, 是否滿足生產要求. 電源線和地線的寬度是否合適, 以及PCB中是否有加寬地線的地方. 注意：一些錯誤可以忽略. 例如, 當某些連接器的一部分輪廓放置在板框外時, 檢查間距時會出現錯誤； 此外, 每次修改記錄道和過孔時, 銅必須重新電鍍. 6. 根據“印刷電路板清單", 內容包括設計規則, 圖層定義, 線條寬度, 間距, 墊, 和via設定. 還應重點審查設備佈局的合理性, 電源和接地網的路由, 以及時鐘網絡的高速路由和遮罩, 去耦電容器的放置和連接, 等.