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PCB科技 - PCB設計開關電源設計

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PCB科技 - PCB設計開關電源設計

PCB設計開關電源設計

2021-10-18
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Author:Downs

從示意圖到 PCB設計 過程

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。

2、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、部件佈置

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。

電路板

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,濾波電容器主要用作寬帶儲能; 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,同時消除輸出負載回路的直流能量。

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只能分別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連接到電容器,則直接連接端子,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

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時,在佈置電路的所有組件時,必須滿足以下原則:

(1) First, 考慮一下 PCB尺寸. 當 PCB尺寸 太大了, 列印的線條會很長, 阻抗將新增, 抗雜訊能力會降低, 成本會新增; 如果 PCB尺寸 太小了, 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, 距電路板邊緣一般不小於2mm

(2)放置設備時,考慮後續焊接,不要太密集

(3)以每個功能電路的核心部件為中心,圍繞其進行佈局。 元器件應均勻、整齊、緊湊地佈置在PCB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)對於高頻工作的電路,必須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

4、接線

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。

5、檢查

佈線設計完成後,需要仔細檢查佈線設計是否符合設計師製定的規則,同時需要確認製定的規則是否滿足印製板生產工藝的要求。 通常,檢查線路和線路、線路和部件襯墊以及線路。 通孔、組件墊與通孔、通孔與通孔的距離是否合理,是否滿足生產要求。

審查基於“印刷電路板清單", 其中包括設計規則, 圖層定義, 線條寬度, 間距, 墊, 和via設定. 還應重點審查設備佈局的合理性, 電源和接地網的路由, 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.