PCB新聞 - 開關電源PCB設計和電氣安全規範

在任何開關電源設計中, 的物理設計 <一 href="/tw/" target="_blank">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. The following are the matters needing attention in each step analyze:

one,
從原理圖到PCB的設計流程

建立組件參數->輸入原理網表->設計參數設置->手動佈局->手動佈線->驗證設計->審查->CAM輸出。

二,
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，並且為了便於操作和生產，該距離應盡可能寬。 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。

3,
組件佈局

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）. 輸出負載電流回路輸入回路

輸入電容器由近似直流電流充電, 濾波電容器主要作為寬帶儲能； 同樣地, 輸出濾波電容器還用於存儲來自輸出整流器的高頻能量, 同時消除輸出負載回路的直流能量. 因此, 輸入和輸出濾波電容器的端子非常重要. 輸入和輸出電流回路只能分別從濾波電容器的端子連接到電源； 如果輸入之間的連接/輸出回路和電源開關/整流器回路不能連接到電容器端子直接連接, 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：

1、放置變壓器

2、設計功率開關電流回路

3、設計輸出整流電流回路

4、控制電路接交流電源電路

Design input current source loop 和 input filter
When designing the output load loop and output filter according to the functional unit of the circuit, 在佈置電路的所有部件時, 必須滿足以下原則：

（1）首先，考慮PCB尺寸。 當PCB尺寸過大時，印刷線路會很長，阻抗會新增，抗雜訊能力會降低，成本會新增； 如果PCB尺寸太小，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) Take the core component of each functional circuit as the center and lay out around it. 組件應統一,
在PCB上排列整齊緊湊, 最小化並縮短部件之間的導線和連接, 去耦電容器應盡可能靠近設備的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。

（6）佈局的第一個原則是確保佈線速率，移動設備時注意飛線的連接，並將具有連接關係的設備放在一起。

（7）盡可能减少回路面積，以抑制開關電源的輻射干擾

四,
裝電線

開關電源包含高頻訊號。 PCB上的任何印刷線路都可以用作天線。 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。

印刷線路的長度與其電感和阻抗成正比, 寬度與印刷線路的電感和阻抗成反比. 長度反映列印線響應的波長. 長度越長, 列印線可以發送和接收電磁波的頻率越低, 它可以輻射更多的射頻能量. 根據印刷電路板電流的大小, 儘量新增電源線的寬度，以减少回路電阻.
同時, 使電源線和地線的方向與電流方向一致, 這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支路. 它作為電路的公共參考點起著非常重要的作用. 這是控制干擾的重要方法. 因此, 佈局中應仔細考慮接地線的放置. 混合各種接地將導致電源運行不穩定.
The following points should be paid attention to in the ground wire design
:

1. 正確選擇單點接地. 通常地, 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. 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. 在此開關電源中, 其佈線和器件之間的電感幾乎沒有影響, 接地電路形成的環流對干擾的影響較大, 囙此，採用一點接地, 那就是, the current loop of the power switch
(The ground wires of several devices are connected to the ground pin, 輸出整流器電流回路的幾個裝置的地線也連接到相應濾波電容器的接地引脚, 使電源工作更穩定，不易自勵. 當無法進行單點操作時, 在公共接地處連接兩個二極體或一個小電阻器. 事實上, 它足以將其連接到一塊相對集中的銅箔上.

2. Make the ground wire as thick as possible
If the ground wire is very thin, 接地電位將隨電流變化, 這將使電子設備的定時信號電平不穩定, 並且抗雜訊效能會惡化. 因此, 必須確保每個大電流接地端子盡可能短和寬. 製作電線, 盡可能加寬電源線和地線的寬度, 優選地，地線比電源線寬, their relationship is: ground wire>power wire>signal wire, 如果可能的話, 接地線的寬度應大於3mm, 也可以使用大面積銅層作為地線, 印刷電路板上未使用的地方作為地線接地. 執行全域佈線時, the following principles must also be followed

(1).
接線方向：從焊接表面的角度, 部件的佈置應盡可能與示意圖一致. 接線方向最好與電路圖的接線方向一致. 因為在生產過程中，通常在焊接表面上測試各種參數, 這樣便於檢查, debugging and maintenance during production (Note: It refers to the premise that the circuit performance and the installation and panel layout requirements of the whole machine are met).
接線方向：從焊接表面的角度, 部件的佈置應盡可能與示意圖一致. 接線方向最好與電路圖的接線方向一致. 因為在生產過程中，通常在焊接表面上測試各種參數, 這樣便於檢查, debugging and maintenance during production (Note: It refers to the premise that the circuit performance and the installation and panel layout requirements of the whole machine are met).

（2）. 在設計接線圖時，接線不應盡可能彎曲，並且列印弧上的線寬不應突然變化。 導線的角應為–90度，線應簡單清晰。

（3）. 印刷電路中不允許交叉電路。 對於可能交叉的線，可以使用“鑽孔”和“纏繞”來解决問題。 也就是說，讓一根導線“鑽”過其他電阻器、電容器和3極管引脚下的間隙，或者從導線的一端“纏繞”可能穿過的間隙。 在特殊情况下，電路有多複雜，也可以簡化設計。 使用導線橋接來解决交叉電路問題。 由於是單面板，直列元件位於頂面，表面安裝裝置位於底面，囙此在佈局期間，直列裝置可以與表面安裝裝置重疊，但應避免焊盤重疊。

3、輸入接地和輸出接地本開關電源為低壓DC-DC。 如果要將輸出電壓迴響回變壓器的一次側，兩側的電路應具有公共參攷接地。 囙此，在兩側的地線上鋪設銅線後，必須連接在一起以形成公共接地

五, check

After the wiring design is completed, 必須仔細檢查接線設計是否符合設計師製定的規則, 同時, 有必要確認製定的規則是否符合印製板生產過程的要求. 通常地, 檢查線路和線路, 線路和部件襯墊, 和線路. 是否與通孔的距離, 組件墊和通孔, 通孔和通孔合理, 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. Notice:
Some errors can be ignored. 例如, 一些連接器輪廓的一部分放置在電路板框架外, 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.

審查基於“PCB檢查表”，其中包括設計規則、層定義、線寬、間距、焊盤和通孔設定。 還應重點審查設備佈局的合理性、電源和地面網絡的路由以及高速時鐘網絡。 接線和遮罩、去耦電容器的放置和連接等。

六,
設計輸出

匯出Gerber檔案的注意事項：

a. The layer that needs to be output has a wiring layer (bottom layer)
, Silk screen layer (including top screen printing, bottom screen printing), solder mask (bottom solder mask), drilling layer (bottom layer), and also generate drilling files (NC Drill)

b. 設定絲印層時, 不要選擇零件類型, select the top layer (bottom layer) and the Outline, 文字, 和絲印層的線條.
c. 設定每層的層時, 選擇電路板輪廓. 設定絲印層時, 不要選擇零件類型, 選擇輪廓, 文字, and Line of the top layer (bottom layer) and the silk screen layer.
d. 生成鑽孔檔案時, 使用PowerPCB的默認設置，不要進行任何更改.

以上是開關電源的介紹 PCB設計 和電氣安全規範. Ipcb還提供 PCB製造商 and PCB製造 科技.