電路設計 - 開關電源PCB電路板設計規範

1.從原理圖到PCB的設計流程

建立元件參數->輸入原理網表->設計參數設置->手動佈局->手動佈線->驗證設計->複查->凸輪輸出。

2.參數設置：相鄰導線之間的距離必須滿足電氣安全要求，且距離應盡可能寬，以便於操作和生產。 最小間距應至少適用於耐受電壓。 當佈線密度較低時，可以適當新增訊號線的間距以滿足高電壓。低電平差較大的訊號線應盡可能短，並新增間距。 佈線間距一般設定為8mil。 焊盤內孔邊緣到印製板邊緣的距離應大於1mm，這樣可以避免焊盤在加工過程中出現缺陷。 當與焊盤連接的佈線較薄時，焊盤與佈線之間的連接應設計成水滴形。 這具有焊盤不容易剝離，但是佈線和焊盤不易於斷開的優點。

3.元器件佈局實踐證明，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，如果印刷板的兩條細平行線靠近在一起，則會形成訊號波形的延遲，並在傳輸線的端子處形成反射雜訊；

4.由於電源原因

由於對地線考慮不周而造成的干擾會降低產品的效能。 囙此，在設計印刷電路板時，我們應該注意正確的方法。

每個開關電源有四個電流電路：

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. 輸出負載電流電路

輸入電路通過近似直流電流對輸入電容器充電，濾波電容器主要起寬帶儲能的作用； 類似地，輸出濾波電容器也用於存儲來自輸出整流器的高頻能量，並消除輸出負載電路的直流能量。 囙此，輸入和輸出濾波電容器的端子是非常重要的。

輸入和輸出電流電路應分別從濾波電容器的端子連接到電源； 如果輸入/輸出電路和電源開關/整流器電路之間的連接不能直接與電容器的端子連接，則交流能量將通過輸入或輸出濾波電容器輻射到環境中。

電源開關的交流電路和整流器的交流電路包含高振幅梯形電流。 這些電流中的諧波分量非常高，並且它們的頻率遠高於開關的基頻。 峰值振幅可以高達連續輸入/輸出直流電流振幅的5倍，並且轉變時間通常為約50ns。

這兩個電路最容易受到電磁干擾，囙此這些交流電路必須在電源中的其他印刷導線之前鋪設。 每個電路的三個主要部件的濾波電容器電源開關或整流器電感器或變壓器應相鄰放置，並調整元件的位置，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與其電力設計類似。 最佳設計流程如下：

*放置變壓器

*電源開關電流電路的設計

*設計輸出整流器電流回路

*控制電路連接到交流電源電路

*設計輸入電流源電路和輸入濾波器

在設計輸出負載電路和輸出濾波器時，根據電路的功能單元，電路的所有組件的佈局應符合以下原則：

1）首先，考慮PCB的尺寸。 當PCB電路板的尺寸過大，印刷線路長，阻抗新增，抗雜訊能力降低，成本也新增； 如果它太小，散熱很差，相鄰的線路很容易受到干擾。 電路板的最佳形狀是矩形，縱橫比為3:2或4:3。 位於電路板邊緣的部件一般距離電路板邊緣不小於2mm。

2）放置設備時，考慮未來的焊接，不要太密集

3）以每個功能電路的核心部件為中心，在其周圍進行佈局。部件應均勻整齊。應緊湊地佈置在PCB電路板上，以最大限度地减少和縮短部件之間的引線和連接，去耦電容應盡可能接近部件的VCC

4）對於工作在高頻下的電路，應考慮元件之間的分佈參數。 對於一般電路，部件應盡可能平行佈置。 這樣一來，它不僅美觀，而且易於組裝和焊接，易於批量生產。

5）根據電路流程安排每個功能電路單元的位置，使佈局便於訊號流，並盡可能使訊號保持在同一方向。

6）佈局的首要原則是確保佈線的走線率。移動設備時注意飛線的連接，並將有連接關係的設備放在一起。

7）盡可能减小回路面積，抑制開關電源的輻射干擾

接線開關電源包含高頻訊號。

PCB上的任何印刷線路都可以充當天線。

印刷線路的長度和寬度會影響其阻抗和電抗，從而影響頻率回應。 即使是通過DC訊號的印刷線路也會耦合到來自相鄰印刷線路的RF訊號，並導致電路問題（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都應設計得盡可能短和寬，這意味著連接到印刷線路和其他電力線路的所有部件都必須彼此靠近。 印刷線路的長度與其電感和阻抗成正比，而寬度與其電感和電阻成反比。 該長度反映了印刷線路響應的波長。 長度越長，印刷線路發送和接收電磁波的頻率越低，可以輻射更多的射頻能量。根據印刷電路板的電流，儘量新增電源線的寬度，降低回路電阻。 同時關閉電源線地線的方向與電流的方向一致，有助於增强抗雜訊能力。 接地是開關電源四個電流回路的底部分支。 作為電路的公共參考點，它起著非常重要的作用。 它是控制干擾的一種重要方法。 囙此，在佈局時應仔細考慮接地線的放置。 各種接地線混用會導致電源不穩定。

地線設計應注意以下幾點

1. 正確選擇單點接地。 一般情况下，濾波電容器的公共端應是其他接地點與大電流交流地耦合的唯一連接點。 同一級電路的接地點應盡可能靠近，電流級電路的功率濾波電容器也應連接到該級的接地點，主要考慮到電路各部分回流到地的電流是可變的，因為實際流過的線路的阻抗會導致電路各部分的地電位變化並引入干擾。 在這種開關電源中，其接線和器件之間的電感影響很小，而接地電路形成的迴圈電流對干擾影響很大，囙此採用一點接地，電源開關電流電路（中的幾個器件的地線連接到接地引脚，輸出整流電流電路的幾個器件地線也連接到相應濾波電容器的接地引脚上，這樣電源工作更穩定，不容易自激。當無法實現單點接地時，在公共接地處連接兩個二極體或一個小電阻，可以連接到一塊相對集中的銅箔上。

2. 盡可能地加厚接地線。 如果接地線很細，接地電位會隨著電流的變化而變化，導致定時信號電平不穩定，電子設備的抗雜訊效能下降。 囙此，有必要確保每個大電流的接地端子採用盡可能短和寬的印刷導線，並盡可能加寬電源。接地線的寬度比電源的寬度好。 它們的關係是：地線>電源線>訊號線。 如果可能，接地線的寬度應大於3mm。 大面積的銅層也可以用作接地線。 印刷板上所有未使用的地方都作為地線與地相連。

進行全域佈線時，還必須遵循以下原則

1. 接線方向：從焊接表面看，元件的排列方向應盡可能與原理圖一致，接線方向應與電路圖的接線方向一致。 由於生產過程中通常需要在焊接表面測試各種參數，便於生產、調試和維護時的檢查（注：在滿足電路效能、整機安裝和面板佈置要求的前提下）。

2. 在設計接線圖時，佈線應盡可能少匝，印刷弧上的線寬不應突然，線角應為â¥90度，以使線路簡潔明瞭。

3. 印刷電路中不允許出現交叉電路。 對於可能交叉的線，使用“鑽取”和“繞取”兩種解決方案。 也就是說，讓引線從另一個電阻電容。 三極管底部的間隙是從可能交叉的導線的一端“鑽”或“繞”出來的。 在特殊情况下，電路非常複雜。 為了簡化設計，還允許導線橋接來解决交叉電路的問題。 由於採用單面板，直列元件位於頂面，表面安裝裝置位於底面，囙此在佈局時，直列組件可以與表面安裝裝置重疊，但應避免焊盤重疊。

4. 輸入接地和輸出接地開關電源為低壓DC-DC。 為了將輸出電壓迴響到變壓器的初級，兩側的電路應具有公共參攷接地。 囙此，在兩側的接地線上鋪設銅後，應將它們連接在一起，形成公共接地

PCB檢查

佈線設計完成PCB佈局後，需要仔細檢查佈線設計是否符合設計師製定的規則，並確認製定的規則是否符合印製板生產工藝的要求。 通常，檢查導線和電線導線和元件焊盤線路和通孔元件焊盤和通孔通孔之間的距離是否合理，是否符合生產要求。

電源線和地線的寬度是否合適，電路板上是否有可以加寬地線的地方。 注意：有些錯誤可以忽略。 例如，一些連接器的一部分輪廓被放置在板框架之外，在檢查間距時會出現錯誤； 此外，每次修改佈線和過孔時，都應再次進行銅覆層。

根據“PCB板檢查表”進行複查，包括設計規則和層定義線寬間隔墊對於過孔設定，我們還應重點複查設備佈局和電源的合理性地線網絡的佈線、高速時鐘網絡的佈線和遮罩、去耦電容器的放置和連接等。

設計和輸出照片檔案的注意事項：

1. 需要輸出的層是佈線層（底層）絲網印刷層（包括頂部絲網印刷和底部絲網印刷）阻焊層（底層

2. 設定絲網圖層的圖層時，不要選擇零件類型，選擇頂層（底層）和絲網圖層的輪廓文字。 Linec。 在設定每層的層時，選擇板的輪廓。 設定絲網圖層時，不要選擇零件類型，而是選擇頂層（底層）和絲網圖層的輪廓Text。 線 d.生成鑽孔檔案時，使用powerpcb板的默認設置，不做任何更改。