PCB部落格 - 開關電源PCB板的設計要點

在 設計 開關電源, PCB電路板設計 是非常關鍵的一步, 這對電源的效能有很大影響, 電磁相容性要求, 可靠性, 和可製造性. 隨著電子技術的發展, 開關電源的體積越來越小, 工作頻率越來越高, 內部組件的密度越來越高, 這使得抗干擾要求 PCB板 佈局和佈線越來越嚴格., 合理科學 PCB板 設計 將使你的工作事半功倍.

1. Layout requirements
The layout of the PCB板 更精緻, 不只是穿上然後把它壓下來. 全體的 PCB板 layout should follow several points:
(1) The first principle of the layout is to ensure the wiring rate, 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.
(2) Take the components of each functional circuit as the center and lay out around it. 部件應均勻, 整齊緊湊地佈置在PCB電路板上, 所以它不僅美麗, 而且易於安裝和焊接, 易於批量生產. 儘量減少和縮短部件之間的引線和連接； 振盪器電路, 濾波器去耦電容器應靠近集成電路, 接地線應短.
(3) When placing components, 考慮未來的焊接和維護. 儘量避免在兩個高高度組件之間放置短組件. 這不利於生產和維護. 組件不應過密, 但隨著電子技術的發展與發展, 電流開關電源正變得越來越小型化和緊湊化, 囙此，有必要平衡兩者之間的程度, 不僅便於焊接和維護, 還要考慮到緊湊性. 還需要考慮實際的晶片處理能力. 根據IPC-A-610E標準, 考慮組件側偏差的準確性, 否則很容易導致部件之間的錫連接, 由於組件偏差，甚至組件距離也不够.
(4) Photoelectric coupling devices and current sampling circuits are easy to be interfered. 它們應遠離具有强電場和磁場的設備, 如大電流接線, 變壓器, 和高電位脈動裝置.
(5) When placing components, 優先考慮高頻脈衝電流和大電流的回路區域, 並盡可能减少其影響，以抑制開關電源的輻射干擾.
(6) The area where the high-frequency pulse current flows should be far away from the input and output terminals, 雜訊源應遠離輸入和輸出埠, 這有利於提高EMC效能. 變壓器離入口太近, 電磁輻射能量直接作用於輸入端和輸出端. 因此, 電磁干擾測試失敗. 更改為右側的方法後, 變壓器遠離入口, 並且電磁輻射能量與輸入和輸出端之間的距離新增, 效果顯著改善, 電磁干擾測試通過.
(7) The layout of heating elements (such as transformers, 開關管, 整流二極體, 等.) should consider the effect of heat dissipation, 使整個電源的散熱均勻, and key components (such as IC) that are sensitive to temperature should be far away from the heating elements and generate more heat. 設備應與電解電容器和其他影響整機壽命的設備保持一定距離.
(8) Pay attention to the height of the bottom element when laying out the board. 例如, 用於封裝的DC-DC功率模組, 因為DC-DC模塊本身相對較小, 如果底部組件的高度在所有四個側面都不平衡, 封裝期間，兩側的銷高度將較高，而另一側的銷高度較低.
(9) Pay attention to the antistatic ability of the control pins during layout, 相應電路元件之間的距離應足够長, 例如, the Ctrl pin (low-level shutdown), 電路的電容與輸入和輸出端子的電容不同. 過濾, 囙此，整個模塊的抗靜電能力較弱, 所以你必須確保有足够的安全距離.

2. Wiring principle
(1) Small signal traces should be kept away from high current traces as much as possible, 兩者不應接近平行軌跡. 如果不可避免地要平行, 應保持足够的距離，以避免小訊號軌跡的干擾.
(2) The key small signal wiring, 如電流採樣訊號線和光耦迴響訊號線, 等., 最小化回路包圍的面積.
(3) There should not be too long parallel lines between adjacent ones (of course, parallel wiring of the same current loop is possible), 上下層接線應儘量垂直交叉. The wiring should not be suddenly cornered (ie: â ¤90° ), 直角和銳角會影響高頻電路的電力效能.
(4) The power circuit and the control circuit should be separated, 應採用單點接地管道. 主PWM控制IC周圍的部件接地至IC的接地引脚, 然後從接地引脚引出到大電容地線, 然後連接到電源接地. 輔助TL431周圍的部件接地至TL431的針腳3, 然後連接到輸出電容器的接地. 在多個集成電路的情况下, 採用並聯單點接地管道.
(5) Do not route high-frequency components (such as transformers and inductors) on the bottom layer, 不要將部件直接放置在高頻部件的底面上. 如果不可避免, 可以使用遮罩, 如頂層高頻分量, 控制電路朝向底層. 注意高頻元件所在層的銅遮罩, 以防止高頻雜訊輻射干擾底部的控制電路.
(6) Pay special attention to the routing of the filter capacitor. A part of the ripple & noise will go out through the routing. 右邊圖片的過濾效果會更好. The ripple & noise will be completely filtered out by the filter capacitor.
(7) The power line and the ground line are as close as possible to reduce the enclosed area, 從而减少因切割外部磁場回路而引起的電磁干擾, 同時减少回路的外部電磁輻射. 電源線和接地線的接線應盡可能厚和短，以减少回路電阻, 拐角應光滑, 線寬不應突然變化.
(8) A large area of bare copper can be used for heat dissipation under components with large heat (such as TO-252 packaged MOS tubes), 可以提高組件的可靠性. 功率跟踪銅箔的狹窄部分可用於與裸銅鍍錫，以確保大電流的流動.

3. Safety distance and process requirements
(1) Electrical clearance: the short distance measured along the air between two adjacent conductors or a conductor and the surface of an adjacent conductive housing. 爬電距離：沿兩個相鄰導線或導線與相鄰導電外殼表面之間的絕緣表面量測的短距離. 如果模塊 PCB板 空間有限，爬電距離不够, 可以使用開槽. 如圖14所示, 在光耦處打開隔離槽，以實現良好的一次和二次隔離. 通常地, 開槽寬度為1mm. If you want to open a smaller slot (such as 0.6毫米, 0.8mm), 您通常需要特別說明. 查找 PCB板 加工精度高的製造商. 當然, 成本會新增.
(2) The distance requirement from the component to the edge of the board. 位於電路板邊緣的元件與電路板邊緣的距離通常不小於2mm. 用於10W或以下的小型DC-DC模塊, 因為組件體積和高度相對較小, 輸入和輸出電壓不高, 為了滿足小型化的要求，需要留出至少0的距離.5mm或以上. 大面積銅箔和外框之間的距離應至少為0.20mm或以上. 因為在銑削形狀時很容易銑削銅箔, 銅箔會抬起，焊劑會脫落.
(3) If the width of the trace into the round pad or the via hole is smaller than the diameter of the round pad, 然後，應添加淚滴以增强吸附力，防止襯墊或通孔脫落.
(4) When the pins of the SMD device are connected to a large area of copper foil, 應進行熱隔離, 否則, 由於回流焊接過程中的快速散熱, 很容易導致虛焊或脫焊.
(5) When the PCB板 已組裝, 有必要考慮轉船的可行性, 確保組件和電路板邊緣之間的距離足够, 同時, 考慮子板的應力是否會導致組件翹曲. 它可以適當開槽，以减少斷裂時的應力 PCB板. 部件A平行於V形切口的方向放置, 斷裂時的應力小於B組分的應力； 部件C比部件A離V形切口槽更遠, 當斷裂時，應力也小於A組分的應力. 當然, 以上只是開關電源方面的一些個人經驗 PCB板設計.