PCB部落格 - 開關電源PCB板設計規範

在任何開關電源設計中, 的物理設計 電路板 是一個連結. 如果設計方法不合適, 這個 PCB板 可能輻射過多電磁干擾, 導致電源工作不穩定. 每一步都需要注意以下幾點. analyze:

1、從原理圖到PCB板的設計過程建立元件參數-輸入原理網表-設計參數設置-手動佈局-手動佈線-驗證設計-審查-CAM輸出。

2、參數設置中相鄰導線之間的間距必須滿足電氣安全要求，為便於操作和生產，間距應盡可能寬。 間距應至少適合耐受電壓。 當佈線密度較低時，可以適當新增訊號線的間距。 記錄道間距設定為8mil。 焊盤內孔邊緣到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為水滴形狀。 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. 元件佈局實踐證明，即使電路原理圖設計正確且 印刷電路板 設計不當, 這將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非常接近, 將形成訊號波形的延遲, 反射雜訊將在傳輸線末端形成； 效能下降, 囙此，在設計印刷電路板時，應注意使用正確的方法. 每個開關電源有四個電流回路：

1）電源開關的交流電路

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作用； 類似地，輸出濾波電容器還用於存儲來自輸出整流器的高頻能量，同時從輸出負載電路中移除直流能量。 囙此，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應僅從濾波電容器的端子連接到電源； 如果輸入/輸出回路和功率開關/整流器回路之間的連接無法實現，則端子直接連接，交流能量將通過輸入或輸出濾波電容器輻射到環境中。 功率開關的交流回路和整流器的交流回路包含高幅值梯形電流。 這些電流具有高次諧波含量，頻率遠高於開關基頻，峰值幅值可高達連續輸入/輸出直流電流幅值的5倍。 過渡時間通常約為50ns。 這兩個回路容易受到電磁干擾，囙此必須先佈置這些交流回路，然後再佈置電源中的其他軌跡。 每個回路的3個主要部件，濾波電容器、功率開關或整流器、電感器或變壓器，應彼此同相。 將它們相鄰放置，並定位元件，使它們之間的電流路徑盡可能短。 建立開關電源佈局的方法類似於其電力設計。 設計流程如下：

a、放置變壓器

b、設計功率開關電流回路

c、設計輸出整流器電流回路

d、連接到交流電源電路的控制電路

e. 設計輸入電流源回路和輸入濾波器根據電路的功能單元設計輸出負載回路和輸出濾波器, 在佈置電路的所有部件時, the following principles should be followed:

1）首先，考慮PCB板的尺寸。 當PCB板尺寸過大時，印刷線路會很長，阻抗會新增，抗雜訊能力會降低，成本也會新增； 如果尺寸太小，散熱會很差，相鄰線路很容易相互干擾。 電路板的形狀為矩形，縱橫比為3:2或4:3。位於電路板邊緣的元件與電路板邊緣的距離通常不小於2mm。

2）放置設備時，考慮後續焊接，不要太密集。

3）圍繞每個功能電路的元件進行佈局。 元器件應均勻、整齊、緊湊地佈置在PCB板上，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。 在一般電路中，元件應盡可能平行排列。 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，訊號儘量保持同一方向。

6）佈局的主要原則是確保佈線的佈線速率，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

4、接線開關電源包含高頻訊號。 PCB上的任何印刷導線都可以用作天線。 印刷導線的長度和寬度將影響其阻抗和電感，從而影響頻率回應。 即使通過直流訊號的記錄道也可能與相鄰記錄道的射頻訊號耦合，並導致電路問題（甚至再次輻射干擾訊號）。 囙此，所有攜帶交流電流的走線應設計為盡可能短和寬，這意味著連接到走線和其他電源線的所有組件必須緊密放置在一起。 軌跡的長度與它顯示的電感和阻抗成正比，而寬度與軌跡的電感和阻抗成反比。 長度反映了軌跡響應的波長。 長度越長，軌跡可以發射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，嘗試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的方向一致，這將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重要作用，是控制干擾的重要方法。 囙此，在佈局中應仔細考慮地線的放置。 混合各種接地將導致電源運行不穩定。 接地線的設計應注意以下幾點。

4.1正確選擇單點接地通常，濾波電容器的公共端子應為其他接地點耦合到大電流交流接地的連接點。 在該接地點級別，主要考慮的是從電路每個部分返回地面的電流發生變化，實際流線的阻抗將導致電路每個部分的地電位發生變化並引入干擾。 在這種開關電源中，其佈線和設備之間的電感影響較小，而接地電路形成的迴圈電流對干擾的影響較大，囙此使用單點接地，即， 電源開關電流回路的地線（電源中多個設備的地線均接地）連接到接地引脚，輸出整流器電流回路的多個設備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，不容易自勵。 當無法實現單點時，公共接地在該位置連接兩個二極體或一個小電阻器。 事實上，它可以連接到一塊相對集中的銅箔上。

4.2儘量加厚地線。 如果地線很薄，接地電位會隨著電流的變化而變化，導致電子設備的定時信號電平不穩定，抗雜訊效能下降。 囙此，有必要確保每個高電流接地端子盡可能使用短而寬的印刷導線，並嘗試加寬電源線和接地線的寬度。 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，地線的寬度應大於3mm，也可以使用大面積的銅層作為地線，印製板上未使用的地方作為地線連接到地面。 在執行全域路由時，還必須遵循以下原則。

1）接線方向：從焊接表面看，元器件的排列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。 由於生產過程中經常在焊接表面檢測各種參數，便於生產中的檢查、調試和維護（注：它是指滿足電路效能和整機安裝及面板佈置要求的前提）。

2）在設計佈線圖時，佈線應盡可能少地轉動，列印弧上的線寬不應突然改變，電線的角應為–90度，線條應簡單清晰。

3）印刷電路中不允許有交叉電路。 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，或者從可能交叉的導線一端“纏繞”。 在特殊情况下，電路非常複雜，也可以簡化設計。 使用跳線解决交叉電路問題。 由於是單面板，直列元件位於頂面，表面安裝器件位於底面，囙此在佈局期間，直列器件可以與表面安裝器件重疊，但應避免焊盤重疊。

4.3在本地開關電源中，輸入接地和輸出接地為低壓DC-DC。 如果輸出電壓要迴響給變壓器的一次側，則兩側的電路應具有公共參攷接地，囙此在將銅分別施加到兩側的接地線上後，將其連接在一起以形成公共接地

5、在檢查佈線設計後，要仔細檢查佈線設計是否符合設計師製定的規則，同時還要確認製定的規則是否符合印製板生產工藝的要求。 盤、線、再通孔、元件墊和通孔、再通孔和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中是否有任何地方可以加寬地線。 注意：一些錯誤可以忽略。 例如，一些連接器的部分輪廓被放置在電路板框架外，檢查間距時會出現錯誤； 此外，在每次修改痕迹和過孔後，必須重新包覆銅。 根據“PCB板清單”，內容包括設計規則、層定義、線寬、間距、焊盤和通孔設定。 還需要審查設備佈局、電源、接地網佈線和高速時鐘的合理性。 網絡路由和遮罩、去耦電容器的放置和連接等。

6、輸出燈光圖紙檔案的設計輸出說明：

1）需要輸出的層包括佈線層（底層）、絲網層（包括頂層絲網、底層絲網）、阻焊層（底層阻焊）、鑽孔層（底層），此外，還需要生成鑽孔檔案（NC鑽孔）

2) When setting the Layer of the silkscreen layer, 不要選擇零件類型, select the top layer (bottom layer) and Outline, 絲印層文字. 設定每層的層時, 選擇電路板輪廓, 當設定絲印層時, 不要選擇零件類型, 選擇大綱, 文字, Line of the top layer (bottom layer), 和絲網層. d. 生成鑽孔檔案時, 使用電源的默認設置 PCB板 不要做任何改變.