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PCB开关电源设计流程及要点

编辑:PCB    来源:未知    发布时间:2020-02-26 09:49    浏览量:
     一:从原理图到PCB设计流程
     建立组件参数-输入原理图-设计参数设置-手动布局-手动接线-验证设计-审核-CAM输出。
     二:参数设置
     相邻的电线间距必须符合电气安全要求,并且应尽可能宽,以方便操作和生产。最小间距应至少适合于电压,在布线密度低的情况下,可以适当增加信号线的间距,高电平和低电平的间隙信号线应尽可能短并增加间距,通常,行距设置为8mil。垫中的内孔的边缘与印刷板的边缘之间的距离大于1mm,这避免了在加工过程中垫的损失。当具有焊盘连接的路径较细时,应将焊盘与导线之间的连接设计成滴落状,这样的好处是,焊盘不易蒙皮,但导线和焊盘不易折断。
     三:元件布局
     实践证明,即使电路原理图设计正确,印刷电路板设计也不正确,也会对电子设备的可靠性产生不利影响。例如,如果印刷电路板的两条细平行线闭合,则会形成信号波形延迟,端子中的传输线会形成反射噪声,由于电源,接地线的考虑不当,会引起产品性能下降的原因,因此,在PCB设计印刷电路板上时,应注意正确的方法。每个开关电源都有四个电流环路:
     1:电源开关交流电路
     2:输出整流器交流回路
     3:输入源电流回路
     4:输出负载电流电路的输入回路通过近似的直流电流对输入电容进行充电,滤波电容主要起宽带储能功能;因此,输入和输出滤波电容器的端子非常重要,如果输入/输出电路和电源开关之间的连接,则输入和输出电流环路应仅从滤波电容器的端子连接到电源。 /整流器回路不能直接连接到电容器的端子,交流能量将被输入或输出滤波电容器过滤并辐射到环境中。电源开关的AC电路和整流器的AC电路包含高振幅梯形电流,该电流具有高谐波分量,并且比开关基频的频率高得多,峰值振幅高达连续输入/输出的5倍直流电流幅度,通常为过渡时间约50ns。这两个电路最容易受到电磁干扰,因此必须在电源中的其他印刷布线之前布置这些交流电路,并且应放置每个电路的三个主要组件滤波电容器,电源开关或整流器,电感器或变压器彼此相邻以调整组件位置,以使它们之间的电流路径尽可能短。建立开关电源布局的最佳方法与其电气设计类似,如下所示: 
     1:放置变压器
     2:设计电源开关电流电路
     3:设计输出整流器电流回路
     4:控制电路连接到交流电源电路
     设计输入电流源回路和输入滤波器设计输出负载回路和输出滤波器要根据电路的功能单元,对电路的所有组件进行布局,要符合以下原则:
     1:首先要考虑的是pcb大小。当PCB尺寸太大时,印刷线较长,阻抗增加,抗噪声性降低,成本增加,散热不好,相邻的线容易受到干扰。最佳的矩形板形状,长宽比为3:2或4:3,位于板子组件的边缘,离板子的边缘通常不小于2mm。
     2:放置设备时,应考虑以后焊接,不要太密集。
     3:关注每个功能电路的核心元素,并围绕它进行布局。组件应在PCB上均匀,整洁,紧凑地布置,以最小化和缩短组件之间的引线和连接,并去耦电容器,使其尽可能靠近器件的VCC。
     4:在高频下工作的电路应考虑组件之间的分布参数。通用电路应使并联组件成为可能。这样,不仅美观,而且易于焊接,易于批量生产。
     5:根据电路的流向排列每个功能电路单元的位置,以使布局便于信号的流向,并且信号尽可能地在同一方向上。
     6:布局的首要原则是确保布线间隙率,在移动设备时要注意飞线的连接,将连接的设备连接在一起。
     7:最小化环路面积,以抑制来自开关电源的辐射干扰。
     四:接线
     开关电源包含一个高频信号,PCB上的任何印刷线路都可以充当天线,印刷线路的长度和宽度会影响其阻抗和灵敏度,从而影响频率响应。甚至通过DC信号的印制导线也可能会从相邻的印制线耦合到RF信号,并引起电路问题(甚至是重新发出的干扰信号)。因此,所有通过交流电流的印刷电线应设计得尽可能短而宽,这意味着连接到印刷线路和连接到其他电源线的所有组件必须放置得非常靠近。印刷线的长度与显示的电感和阻抗成正比,而宽度与印刷线的电感和阻抗成反比。该长度反映了打印线响应的波长,并且打印线可以发送和接收电磁波的时间越长,它发出的频率越低,并且它发出更多的射频能量。根据印刷电路板电流的大小,尽可能租用电源线的宽度以减小环路电阻。同时,电源线的方向,接地方向和电流方向一致,这有助于增强抗噪性。接地是开关电源四个电流电路的基础分支,它作为电路的公共参考点发挥着重要作用,并且是控制干扰的重要方法。因此,在布局中应仔细考虑地线的放置,混合各种接地线可能会导致电源运行不稳定。

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