PCB設(shè)計技巧中開關(guān)電源的講解

PCB設(shè)計技巧中開關(guān)電源的講解

在任何開關(guān)電源設(shè)計中，PCB板的物理設(shè)計都是最后一個環(huán)節(jié)。如果設(shè)計方法不當(dāng)，PCB可能會輻射過多的電磁干擾，導(dǎo)致電源工作不穩(wěn)定。下面對各個步驟的注意事項進(jìn)行分析。

1.從原理圖到PCB的設(shè)計流程

創(chuàng)建元件參數(shù)->輸入原理網(wǎng)表->設(shè)計參數(shù)設(shè)置->手動布局->手動布線->驗證設(shè)計->評審->CAM輸出。

2. 參數(shù)設(shè)置

相鄰導(dǎo)體之間的間距必須滿足電氣安全要求，并且為了便于操作和生產(chǎn)，間距也應(yīng)盡可能寬。最小間距至少應(yīng)適合電壓。當(dāng)布線密度較低時，可適當(dāng)增大信號線的間距。高低電平差的信號線應(yīng)盡量短，并加大間距。一般布線間距設(shè)置為8mil。焊盤內(nèi)孔邊緣到印制板邊緣的距離應(yīng)大于1mm，以免加工時出現(xiàn)焊盤缺陷。當(dāng)與焊盤連接的布線較細(xì)時，焊盤與布線的連接應(yīng)設(shè)計為水滴狀。這樣做的好處是焊盤不易剝落，但布線與焊盤不易斷開。

printed circuit board

3. 組件布局

實踐證明，即使電路原理圖設(shè)計正確，印刷電路板設(shè)計不當(dāng)，也會對電子設(shè)備的可靠性造成不利影響。例如，如果印制板的兩條細(xì)平行線靠得很近，就會形成信號波形的延遲，并在傳輸線的末端形成反射噪聲；電源和地線考慮不當(dāng)所產(chǎn)生的干擾會降低產(chǎn)品的性能。因此，設(shè)計印制電路板時應(yīng)采用正確的方法。每個開關(guān)電源有四個電流電路：

◆ 電源開關(guān)交流電路

◆ 輸出整流交流電路

◆ 輸入信號源電流電路

◆ 輸出負(fù)載電流電路輸入電路

輸入電容采用近似直流電流充電，濾波電容主要起寬帶儲能作用；同樣，輸出濾波電容也用于儲存來自輸出整流器的高頻能量并消除輸出負(fù)載電路的直流能量。因此，輸入輸出濾波電容的端子非常重要。輸入和輸出電流電路只能從濾波電容的端子連接到電源；如果輸入/輸出電路與電源開關(guān)/整流電路之間的連接不能直接連接到電容器的端子，則交流能量將通過輸入或輸出濾波電容器輻射到環(huán)境中。

電源開關(guān)的交流電路和整流器的交流電路中含有高幅值的梯形電流。這些電流的諧波分量非常高，其頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于開關(guān)的基頻。峰值幅度最高可達(dá)連續(xù)輸入/輸出直流電流幅度的 5 倍。過渡時間通常約為 50ns。這兩個電路最容易產(chǎn)生電磁干擾，因此必須在電源中布線其他印刷線之前鋪設(shè)這些交流電路。每個電路的三個主要元件，濾波電容器、電源開關(guān)或整流器、電感器或變壓器，應(yīng)彼此相鄰放置。調(diào)整元件位置，使它們之間的電流路徑盡可能短。

建立開關(guān)電源布局的最佳方法與其電氣設(shè)計類似。最佳設(shè)計流程如下：

1.放置變壓器

2. 設(shè)計電源開關(guān)電流電路

3.輸出整流電路設(shè)計

4.控制電路與交流電源電路連接

設(shè)計輸入電流源電路和輸入濾波器設(shè)計輸出負(fù)載電路和輸出濾波器根據(jù)電路的功能單元，電路各元件的布局應(yīng)遵循以下原則：

● 首先應(yīng)考慮PCB 尺寸。 PCB尺寸過大時，印制線長，阻抗增大，抗噪聲能力下降，成本增加；如果太小，散熱差，相鄰線路容易受到干擾。電路板的最佳形狀為矩形，長寬比為3：2或4：3。位于電路板邊緣的元件距離電路板邊緣一般不小于2mm

● 放置元件時要考慮到以后的焊接，不要太密集

● 以各功能電路的核心器件為中心，圍繞其布置。 PCB上元器件的排列應(yīng)均勻、有序、緊湊，并盡可能減少和縮短元器件之間的引線和連線。去耦電容盡量靠近元件的VCC

● 對于高頻工作的電路，應(yīng)考慮元件之間的分布參數(shù)。對于一般電路，元件應(yīng)盡量并聯(lián)排列。這樣不僅美觀，而且易于組裝焊接，易于批量生產(chǎn)

● 按照電路流程安排各功能電路單元的位置，使布局方便信號流向，并盡可能保持信號方向一致

● 布局的首要原則是保證布線的分布率。移動元件時注意飛線的連接，有接線關(guān)系的元件放在一起