PCB部落格 - 解釋PCB板設計要點和開關電源的電力要求

在任何開關電源設計中, 的物理設計 PCB電路板 是一個連結. 如果設計方法不當, 印刷電路板可能會發出過多的電磁干擾, 導致電源運行不穩定. 以下是對每個步驟中需要注意的要點的分析：

1、從原理圖到PCB的設計過程

設定組件參數->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。

2、參數設置

相鄰導線之間的間距必須滿足電氣安全的要求，為便於操作和生產，間距應盡可能寬。 間距應至少適合電壓。 當佈線密度較低時，可以適當新增訊號線的間距。 對於高低電平差异的訊號線，間距應盡可能短，並應新增間距。 焊盤內孔邊緣與印製板邊緣之間的距離應大於1mm，以避免加工過程中焊盤出現缺陷。 當與焊盤連接的導線相對較薄時，焊盤和導線之間的連接設計為水滴形狀。 優點是襯墊不容易剝離，但導線和襯墊不容易斷開。

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，則訊號波形中會出現延遲，從而在傳輸線末端產生反射雜訊。 電源和接地線引起的干擾會降低產品的效能。 囙此，在設計印刷電路板時，應注意正確的方法。 每個開關電源有四個電流回路：

1）電源開關交流電路

2）輸出整流器交流回路

3）輸入信號源電流回路

4) output load current loop The input loop charges the input capacitor through an approximate DC current, 濾波電容器主要起到寬帶儲能的作用； 類似地, 輸出濾波電容器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中的直流能量. 因此, 輸入和輸出濾波電容器的接線端子非常重要. 輸入和輸出電流回路只能分別從濾波電容器的接線端子連接到電源. 如果輸入之間的連接/輸出電路和電源開關/整流電路不能直接連接到電容器的端子, 交流能量將通過輸入或輸出濾波電容器並輻射到環境中. 電源開關和整流器的交流電路包含高幅值梯形電流, 具有高次諧波分量，頻率遠高於開關的基頻. 峰值幅度可達連續輸入的5倍/輸出直流電流. 過渡時間通常約為50ns. 易受電磁干擾的雙回路, 所以必須把其他印刷線路中的電源布在這些交流電路之前, 每個回路有3個濾波電容器的主要部件, 電源開關或整流器, 電感器或變壓器應相鄰放置, 調整元件位置之間的電流路徑，使其盡可能短. 建立開關電源佈局的方法類似於其電力設計, and the design process is as follows:

1) Place the transformer

2) Design the power switch current loop

3) Design the output rectifier current loop

4) Control circuit connected to ac power circuit

Design the input current source Loop and input Filter Design the output load loop and output filter According to the functional units of the circuit, the layout of all the components of the circuit should comply with the following principles:

1) The PCB size should be considered first. 當PCB尺寸過大時, 列印線很長, 阻抗新增, 抗雜訊能力降低, 成本新增了. 散熱太小不好, 相鄰線路易受干擾. 電路板為矩形，長度比為3:2或4:3, 位於電路板邊緣的元件與電路板邊緣的距離一般不小於2mm.

2) place the device to consider the future welding, 不太密集.

3) To the components of each functional circuit as the center, 圍繞它進行佈局. 部件應均勻, 在PCB上排列整齊緊湊, 最小化和縮短部件之間的導線和連接, 去耦電容應盡可能接近器件的VCC.

4) For circuits working at high frequencies, 應考慮組件之間的分佈參數. 在一般電路中, 部件應盡可能平行排列. 以這種管道, 不僅美麗, 易於安裝焊接, 易於批量生產.

5）根據電路過程安排每個功能電路單元的位置，使佈局便於訊號流，並盡可能保持訊號在同一方向。

6）佈局的第一個原則是確保佈線的分佈率，移動設備時注意飛線的連接，並將連接的設備放在一起。

7) reduce the loop area as far as possible to suppress the radiation interference of switching power supply.

4、接線

開關電源包含高頻訊號，PCB上的任何列印線都可以用作天線。 印刷線路的長度和寬度會影響其阻抗和感應電抗，從而影響頻率回應。 即使是通過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（甚至重新輻射干擾訊號）。 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緊密放置在一起。 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。 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，並且可以輻射更多的射頻能量。 根據印刷電路板電流的大小，盡可能新增電源線的寬度，减小回路的電阻。 同時，使電源線、地線和電流方向一致，這有助於增强抗雜訊能力。 接地是開關電源四電流回路的底部支路，作為電路的公共參考點起著非常重要的作用，是控制干擾的重要方法。 囙此，在佈局中應仔細考慮接地電纜。 混合接地電纜可能會導致電源不穩定。

接地電纜的設計應注意以下幾點：

1) Correct selection of single point grounding in general, 濾波電容公共側應將另一接地耦合到大電流的接點上, 接地應靠近電路, 而相應的電路濾波電容也可以放在水准地面上, 主要考慮到電流部分回地，電路正在發生變化, 引入干擾是因為電路的實際阻抗會導致電路每個部分的地電位發生變化. 在此開關電源中, 其電感在佈線和器件之間的影響較小, 而接地回路對環流干擾的形成影響較大, 囙此使用單點接地, the power switch current loop (in the ground of several devices are connected to the ground on his feet, 幾個裝置的輸出整流電流回路的接地也接收到相應的濾波電容接地, 以這種管道, 電源工作穩定，不易自勵. 一點也做不到, 總共兩個二極體或一個小電阻, 事實上, 連接在一塊更集中的銅箔上可以.

2) The bold grounding line as far as possible If the ground wire is very thin, 接地電位隨電流變化, 電子設備的定時信號電平不穩定性, 抗噪效能差, 囙此，確保每個大電流接地端盡可能使用短而寬的列印線, 儘量擴大供電範圍, 地線寬度, 接地比電源線寬, their relationship is: Ground wire > power line > signal wire, 如果可能的話, 接地線的寬度應大於3mm, 也可用作接地線的大面積銅層, 在印製板上, 不用於作為地線與地面連接. 用於全域佈線, the following principles should also be followed:

1) wiring direction: from the welding surface, 部件的佈置應盡可能與示意圖保持一致, 接線方向與電路圖接線方向一致, 因為生產過程中通常需要對焊接表面的各種參數進行檢測, 囙此，在生產檢驗中很容易做到, debugging and maintenance (note: Refers to meet the circuit performance and machine installation and panel layout requirements under the premise.

2) When designing the wiring diagram, 線路應盡可能少轉彎, 列印弧上的線寬不應改變, 導線轉角應大於90度, 努力使臺詞簡潔明瞭.

3）印刷電路不允許有交叉電路，對於可能交叉的線路，可以用“鑽”、“繞”兩種方式來解决。 也就是說，讓一根引線從其他電阻、電容器、電晶體的間隙底部“鑽”過去，或者從一根引線的交點“繞”過去，在特殊情况下電路是如何非常複雜的，為了簡化設計還允許使用導線橋接，以解决交叉電路的問題。 由於使用單個面板，串聯組件位於頂面，表面安裝設備位於底面，囙此在佈局期間，串聯組件可以與表面安裝設備重疊，但應避免使用焊盤。 輸入和輸出開關電源為低壓DC-DC，將輸出電壓迴響回一次變壓器，電路兩側應有一個共同的基準，囙此在兩側的地線上分別敷設銅線後，還要連接在一起，形成共同的接地

5、檢查

佈線設計完成後，有必要仔細檢查設計者的佈線設計是否符合規則，規則同時還需要確認是否符合PCB生產工藝的要求，一般檢查線對線、線與元件焊盤、線與連通孔、元件焊盤與連通孔， 通孔與通孔之間的距離是否合理，是否滿足生產要求。 電源線和地線的寬度是否合適，PCB中是否有加寬地線的空間。 注意：有些錯誤可以忽略，例如，一些連接器的部分輪廓放置在板架外，囙此檢查間距是錯誤的； 此外，每次修改接線和孔後，必須重新塗上銅。 根據“PCB檢查表”進行審查，包括設計規則、層定義、線寬、間距、焊盤、孔設定，還重點審查設備佈局、電源、接地網佈線、高速時鐘網路佈線和遮罩、去耦電容器放置和連接的合理性。

Notes for output light drawing files:

a. Need to output layer wiring layer (bottom), screen printing layer (including top screen printing, bottom screen printing), welding layer (bottom welding), drilling layer (bottom), in addition to generate drilling file (NC Drill)

b. 設定絲印層時, 不要選擇零件類型. 選擇大綱, 文字, and Linec for the top (bottom) and silk screen Layer. 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, 並選擇Outline, Text and Line of the top (bottom) and silk screen Layer. D. 請勿更改電源的默認設置 PCB板 生成鑽孔檔案時.