大牛獨創:LED開關電源PCB板設計七步絕招
發布時間:2013-08-26 來源:電子元件技術網論壇 責任編輯:Cynthiali
【導讀】在開關電源設計中,如果PCB板設計不當會輻射過多電磁幹擾。《電子元件技術網》分享一工程師大牛總結出使電源工作穩定的PCB板設計七步絕招:通過對各個步驟中所需注意的事項進行分析,按步就章輕鬆做好PCB板設計!
一、從原理圖到PCB的設計流程建立元件參數->輸入原理網表->設計參數設置->手工布局->手工布線->驗證設計->複查->CAM輸出。
二、參(can)數(shu)設(she)置(zhi)相(xiang)鄰(lin)導(dao)線(xian)間(jian)距(ju)必(bi)須(xu)能(neng)滿(man)足(zu)電(dian)氣(qi)安(an)全(quan)要(yao)求(qiu),而(er)且(qie)為(wei)了(le)便(bian)於(yu)操(cao)作(zuo)和(he)生(sheng)產(chan),間(jian)距(ju)也(ye)應(ying)盡(jin)量(liang)寬(kuan)些(xie)。最(zui)小(xiao)間(jian)距(ju)至(zhi)少(shao)要(yao)能(neng)適(shi)合(he)承(cheng)受(shou)的(de)電(dian)壓(ya),在(zai)布(bu)線(xian)密(mi)度(du)較(jiao)低(di)時(shi),信(xin)號(hao)線(xian)的(de)間(jian)距(ju)可(ke)適(shi)當(dang)地(di)加(jia)大(da),對(dui)高(gao)、低電平懸殊的信號線應盡可能地短且加大間距,一般情況下將走線間距設為8mil。
焊盤內孔邊緣到印製板邊的距離要大於1mm,這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)加(jia)工(gong)時(shi)導(dao)致(zhi)焊(han)盤(pan)缺(que)損(sun)。當(dang)與(yu)焊(han)盤(pan)連(lian)接(jie)的(de)走(zou)線(xian)較(jiao)細(xi)時(shi),要(yao)將(jiang)焊(han)盤(pan)與(yu)走(zou)線(xian)之(zhi)間(jian)的(de)連(lian)接(jie)設(she)計(ji)成(cheng)水(shui)滴(di)狀(zhuang),這(zhe)樣(yang)的(de)好(hao)處(chu)是(shi)焊(han)盤(pan)不(bu)容(rong)易(yi)起(qi)皮(pi),而(er)是(shi)走(zou)線(xian)與(yu)焊(han)盤(pan)不(bu)易(yi)斷(duan)開(kai)。
三、yuanqijianbujushijianzhengming,jishidianluyuanlitushejizhengque,yinzhidianlubanshejibudang,yehuiduidianzishebeidekekaoxingchanshengbuliyingxiang。liru,ruguoyinzhibanliangtiaoxipingxingxiankaodehenjin,zehuixingchengxinhaoboxingdeyanchi,zaichuanshuxiandezhongduanxingchengfanshezaosheng;由於電源、地di線xian的de考kao慮lv不bu周zhou到dao而er引yin起qi的de幹gan擾rao,會hui使shi產chan品pin的de性xing能neng下xia降jiang,因yin此ci,在zai設she計ji印yin製zhi電dian路lu板ban的de時shi候hou,應ying注zhu意yi采cai用yong正zheng確que的de方fang法fa。每mei一yi個ge開kai關guan電dian源yuan都dou有you四si個ge電dian流liu回hui路lu:
(1)、電源開關交流回路
(2)、輸出整流交流回路
(3)、輸入信號源電流回路
(4)、輸出負載電流回路 輸入回路通過一個近似直流的電流對輸入電容充電,濾波電容主要起到一個寬帶儲能作用;類lei似si地di,輸shu出chu濾lv波bo電dian容rong也ye用yong來lai儲chu存cun來lai自zi輸shu出chu整zheng流liu器qi的de高gao頻pin能neng量liang,同tong時shi消xiao除chu輸shu出chu負fu載zai回hui路lu的de直zhi流liu能neng量liang。所suo以yi,輸shu入ru和he輸shu出chu濾lv波bo電dian容rong的de接jie線xian端duan十shi分fen重zhong要yao,輸shu入ru及ji輸shu出chu電dian流liu回hui路lu應ying分fen別bie隻zhi從cong濾lv波bo電dian容rong的de接jie線xian端duan連lian接jie到dao電dian源yuan;如果在輸入/輸出回路和電源開關/zhengliuhuiluzhijiandelianjiewufayudianrongdejiexianduanzhijiexianglian,jiaoliunengliangjiangyoushuruhuoshuchulvbodianrongbingfushedaohuanjingzhongqu。dianyuankaiguanjiaoliuhuiluhezhengliuqidejiaoliuhuilubaohangaofutixingdianliu,zhexiedianliuzhongxiebochengfenhengao,qipinlvyuandayukaiguanjipin,fengzhifudukegaodachixushuru/輸出直流電流幅度的5倍,過渡時間通常約為50ns。這兩個回路最容易產生電磁幹擾,因此必須在電源中其它印製線布線之前先布好這些交流回路,每個回路的三種主要的元件濾波電容、電源開關或整流器、電感或變壓器應彼此相鄰地進行放置,調整元件位置使它們之間的電流路徑盡可短。
建立開關電源布局的最好方法與其電氣設計相似,最佳設計流程如下:
- 放置變壓器
- 設計電源開關電流回路
- 設計輸出整流器電流回路
- 連接到交流電源電路的控製電路
- 設she計ji輸shu入ru電dian流liu源yuan回hui路lu和he輸shu入ru濾lv波bo器qi設she計ji輸shu出chu負fu載zai回hui路lu和he輸shu出chu濾lv波bo器qi根gen據ju電dian路lu的de功gong能neng單dan元yuan,對dui電dian路lu的de全quan部bu元yuan器qi件jian進jin行xing布bu局ju時shi,要yao符fu合he以yi下xia原yuan則ze:
(1)首先要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時,印製線條長,阻抗增加,抗噪聲能力下降,成本也增加;過小則散熱不好,且鄰近線條易受幹擾。電路板的最佳形狀矩形,長寬比為3:2或4:3,位於電路板邊緣的元器件,離電路板邊緣一般不小於2mm。
(2)放置器件時要考慮以後的焊接,不要太密集;
(3)以每個功能電路的核心元件為中心,圍繞它來進行布局。元器件應均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上,盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接,去耦電容盡量靠近器件的VCC。
(4)zaigaopinxiagongzuodedianlu,yaokaolvyuanqijianzhijiandefenbucanshu。yibandianluyingjinkenengshiyuanqijianpingxingpailie。zheyang,budanmeiguan,erqiezhuanghanrongyi,yiyupiliangshengchan。
(5)按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置,使布局便於信號流通,並使信號盡可能保持一致的方向。
(6)布局的首要原則是保證布線的布通率,移動器件時注意飛線的連接,把有連線關係的器件放在一起。
(7)盡可能地減小環路麵積,以抑製開關電源的輻射幹擾。
下頁內容:PCB地線設計注意點及檢查等事項
[page]
四、布線開關電源中包含有高頻信號,PCB上(shang)任(ren)何(he)印(yin)製(zhi)線(xian)都(dou)可(ke)以(yi)起(qi)到(dao)天(tian)線(xian)的(de)作(zuo)用(yong),印(yin)製(zhi)線(xian)的(de)長(chang)度(du)和(he)寬(kuan)度(du)會(hui)影(ying)響(xiang)其(qi)阻(zu)抗(kang)和(he)感(gan)抗(kang),從(cong)而(er)影(ying)響(xiang)頻(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)。即(ji)使(shi)是(shi)通(tong)過(guo)直(zhi)流(liu)信(xin)號(hao)的(de)印(yin)製(zhi)線(xian)也(ye)會(hui)從(cong)鄰(lin)近(jin)的(de)印(yin)製(zhi)線(xian)耦(ou)合(he)到(dao)射(she)頻(pin)信(xin)號(hao)並(bing)造(zao)成(cheng)電(dian)路(lu)問(wen)題(ti)(甚至再次輻射出幹擾信號)。因(yin)此(ci)應(ying)將(jiang)所(suo)有(you)通(tong)過(guo)交(jiao)流(liu)電(dian)流(liu)的(de)印(yin)製(zhi)線(xian)設(she)計(ji)得(de)盡(jin)可(ke)能(neng)短(duan)而(er)寬(kuan),這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)必(bi)須(xu)將(jiang)所(suo)有(you)連(lian)接(jie)到(dao)印(yin)製(zhi)線(xian)和(he)連(lian)接(jie)到(dao)其(qi)他(ta)電(dian)源(yuan)線(xian)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)放(fang)置(zhi)得(de)很(hen)近(jin)。印(yin)製(zhi)線(xian)的(de)長(chang)度(du)與(yu)其(qi)表(biao)現(xian)出(chu)的(de)電(dian)感(gan)量(liang)和(he)阻(zu)抗(kang)成(cheng)正(zheng)比(bi),而(er)寬(kuan)度(du)則(ze)與(yu)印(yin)製(zhi)線(xian)的(de)電(dian)感(gan)量(liang)和(he)阻(zu)抗(kang)成(cheng)反(fan)比(bi)。長(chang)度(du)反(fan)映(ying)出(chu)印(yin)製(zhi)線(xian)響(xiang)應(ying)的(de)波(bo)長(chang),長(chang)度(du)越(yue)長(chang),印(yin)製(zhi)線(xian)能(neng)發(fa)送(song)和(he)接(jie)收(shou)電(dian)磁(ci)波(bo)的(de)頻(pin)率(lv)越(yue)低(di),它(ta)就(jiu)能(neng)輻(fu)射(she)出(chu)更(geng)多(duo)的(de)射(she)頻(pin)能(neng)量(liang)。根(gen)據(ju)印(yin)製(zhi)線(xian)路(lu)板(ban)電(dian)流(liu)的(de)大(da)小(xiao),盡(jin)量(liang)加(jia)租(zu)電(dian)源(yuan)線(xian)寬(kuan)度(du),減(jian)少(shao)環(huan)路(lu)電(dian)阻(zu)。同(tong)時(shi)、使電源線、地di線xian的de走zou向xiang和he電dian流liu的de方fang向xiang一yi致zhi,這zhe樣yang有you助zhu於yu增zeng強qiang抗kang噪zao聲sheng能neng力li。接jie地di是shi開kai關guan電dian源yuan四si個ge電dian流liu回hui路lu的de底di層ceng支zhi路lu,作zuo為wei電dian路lu的de公gong共gong參can考kao點dian起qi著zhe很hen重zhong要yao的de作zuo用yong,它ta是shi控kong製zhi幹gan擾rao的de重zhong要yao方fang法fa。因yin此ci,在zai布bu局ju中zhong應ying仔zai細xi考kao慮lv接jie地di線xian的de放fang置zhi,將jiang各ge種zhong接jie地di混hun合he會hui造zao成cheng電dian源yuan工gong作zuo不bu穩wen定ding。
在地線設計中應注意以下幾點:
1、正zheng確que選xuan擇ze單dan點dian接jie地di通tong常chang,濾lv波bo電dian容rong公gong共gong端duan應ying是shi其qi它ta的de接jie地di點dian耦ou合he到dao大da電dian流liu的de交jiao流liu地di的de唯wei一yi連lian接jie點dian,同tong一yi級ji電dian路lu的de接jie地di點dian應ying盡jin量liang靠kao近jin,並bing且qie本ben級ji電dian路lu的de電dian源yuan濾lv波bo電dian容rong也ye應ying接jie在zai該gai級ji接jie地di點dian上shang,主zhu要yao是shi考kao慮lv電dian路lu各ge部bu分fen回hui流liu到dao地di的de電dian流liu是shi變bian化hua的de,因yin實shi際ji流liu過guo的de線xian路lu的de阻zu抗kang會hui導dao致zhi電dian路lu各ge部bu分fen地di電dian位wei的de變bian化hua而er引yin入ru幹gan擾rao。在zai本ben開kai關guan電dian源yuan中zhong,它ta的de布bu線xian和he器qi件jian間jian的de電dian感gan影ying響xiang較jiao小xiao,而er接jie地di電dian路lu形xing成cheng的de環huan流liu對dui幹gan擾rao影ying響xiang較jiao大da,因yin而er采cai用yong一yi點dian接jie地di,即ji將jiang電dian源yuan開kai關guan電dian流liu回hui路lu(中zhong的de幾ji個ge器qi件jian的de地di線xian都dou連lian到dao接jie地di腳jiao上shang,輸shu出chu整zheng流liu器qi電dian流liu回hui路lu的de幾ji個ge器qi件jian的de地di線xian也ye同tong樣yang接jie到dao相xiang應ying的de濾lv波bo電dian容rong的de接jie地di腳jiao上shang,這zhe樣yang電dian源yuan工gong作zuo較jiao穩wen定ding,不bu易yi自zi激ji。做zuo不bu到dao單dan點dian時shi,在zai共gong地di處chu接jie兩liang二er極ji管guan或huo一yi小xiao電dian阻zu,其qi實shi接jie在zai比bi較jiao集ji中zhong的de一yi塊kuai銅tong箔bo處chu就jiu可ke以yi。
2、盡jin量liang加jia粗cu接jie地di線xian若ruo接jie地di線xian很hen細xi,接jie地di電dian位wei則ze隨sui電dian流liu的de變bian化hua而er變bian化hua,致zhi使shi電dian子zi設she備bei的de定ding時shi信xin號hao電dian平ping不bu穩wen,抗kang噪zao聲sheng性xing能neng變bian壞huai,因yin此ci要yao確que保bao每mei一yi個ge大da電dian流liu的de接jie地di端duan采cai用yong盡jin量liang短duan而er寬kuan的de印yin製zhi線xian,盡jin量liang加jia寬kuan電dian源yuan、地線寬度,最好是地線比電源線寬,它們的關係是:地線>電源線>信號線,如有可能,接地線的寬度應大於3mm,也可用大麵積銅層作地線用,在印製板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。進行全局布線的時候,還須遵循以下原則:
(1)、布線方向:conghanjiemiankan,yuanjiandepailiefangweijinkenengbaochiyuyuanlituxiangyizhi,buxianfangxiangzuihaoyudianlutuzouxianfangxiangxiangyizhi,yinshengchanguochengzhongtongchangxuyaozaihanjiemianjinxinggezhongcanshudejiance,guzheyangzuobianyushengchanzhongdejianzha,tiaoshijijianxiu(注:指在滿足電路性能及整機安裝與麵板布局要求的前提下)。
(2)、設計布線圖時走線盡量少拐彎,印刷弧上的線寬不要突變,導線拐角應≥90度,力求線條簡單明了。
(3)、印刷電路中不允許有交叉電路,對於可能交叉的線條,可以用“鑽”、“繞”兩種辦法解決。即讓某引線從別的電阻、電容、三極管腳下的空隙處“鑽” 過去,或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過去,在特殊情況下如何電路很複雜,為簡化設計也允許用導線跨接,解決交叉電路問題。因采用單麵板,直插元件位於top麵,表貼器件位於bottom麵,所以在布局的時候直插器件可與表貼器件交疊,但要避免焊盤重疊。
3.輸入地與輸出地本開關電源中為低壓的DC-DC,欲(yu)將(jiang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)反(fan)饋(kui)回(hui)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)初(chu)級(ji),兩(liang)邊(bian)的(de)電(dian)路(lu)應(ying)有(you)共(gong)同(tong)的(de)參(can)考(kao)地(di),所(suo)以(yi)在(zai)對(dui)兩(liang)邊(bian)的(de)地(di)線(xian)分(fen)別(bie)鋪(pu)銅(tong)之(zhi)後(hou),還(hai)要(yao)連(lian)接(jie)在(zai)一(yi)起(qi),形(xing)成(cheng)共(gong)同(tong)的(de)地(di)。
五、檢查
布(bu)線(xian)設(she)計(ji)完(wan)成(cheng)後(hou),需(xu)認(ren)真(zhen)檢(jian)查(zha)布(bu)線(xian)設(she)計(ji)是(shi)否(fou)符(fu)合(he)設(she)計(ji)者(zhe)所(suo)製(zhi)定(ding)的(de)規(gui)則(ze),同(tong)時(shi)也(ye)需(xu)確(que)認(ren)所(suo)製(zhi)定(ding)的(de)規(gui)則(ze)是(shi)否(fou)符(fu)合(he)印(yin)製(zhi)板(ban)生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)的(de)需(xu)求(qiu),一(yi)般(ban)檢(jian)查(zha)線(xian)與(yu)線(xian)、線與元件焊盤、線與貫通孔、元件焊盤與貫通孔、貫通孔與貫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,在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。注意:有些錯誤可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外,檢查間距時會出錯;另外每次修改過走線和過孔之後,都要重新覆銅一次。
六、複查根據“PCB檢查表”,內容包括設計規則,層定義、線寬、間距、焊盤、過孔設置,還要重點複查器件布局的合理性,電源、地線網絡的走線,高速時鍾網絡的走線與屏蔽,去耦電容的擺放和連接等。
七、設計輸出輸出光繪文件的注意事項:
a。需要輸出的層有布線層(底層)、絲印層(包括頂層絲印、底層絲印)、阻焊層(底層阻焊)、鑽孔層(底層),另外還要生成鑽孔文件(NCDrill)
b。設置絲印層的Layer時,不要選擇PartType,選擇頂層(底層)和絲印層的Outline、Text、Linec.在設置每層的Layer 時,將Board Outline選上,設置絲印層的Layer時,不要選擇PartType,選擇頂層(底層)和絲印層的Outline、Text、Line。d.生成鑽孔文件時,使用PowerPCB的缺省設置,不要作任何改。
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 一秒檢測,成本降至萬分之一,光引科技把幾十萬的台式光譜儀“搬”到了手腕上
- AI服務器電源機櫃Power Rack HVDC MW級測試方案
- 突破工藝邊界,奎芯科技LPDDR5X IP矽驗證通過,速率達9600Mbps
- 通過直接、準確、自動測量超低範圍的氯殘留來推動反滲透膜保護
- 從技術研發到規模量產:恩智浦第三代成像雷達平台,賦能下一代自動駕駛!
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
按鈕開關
白色家電
保護器件
保險絲管
北鬥定位
北高智
貝能科技
背板連接器
背光器件
編碼器型號
便攜產品
便攜醫療
變容二極管
變壓器
檳城電子
並網
撥動開關
玻璃釉電容
剝線機
薄膜電容
薄膜電阻
薄膜開關
捕魚器
步進電機
測力傳感器
測試測量
測試設備
拆解
場效應管
超霸科技




