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Leiterplatte Blog - Schaltnetzteil PCB Board Design Fähigkeiten und elektrische Sicherheitsspezifikationen

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Schaltnetzteil PCB Board Design Fähigkeiten und elektrische Sicherheitsspezifikationen

2022-02-10
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Author:pcb

In jedem Schaltnetzteil, die physikalische Gestaltung der Leiterplatte ist ein Link. Wenn die Bemessungsmethode nicht geeignet ist, die Leiterplatte kann zu viel elektromagnetische Störungen ausstrahlen, Ursache für instabile Stromversorgung. Folgende Punkte müssen in jedem Schritt beachtet werden.

1. Entwurfsprozess von schematischem Diagramm bis Leiterplatte
Komponentenparameter festlegen Eingabeprinzip Netzliste -" Design-Parametereinstellungen manuelles Layout -" manuelle Verdrahtung überprüfen -" Test.

Leiterplatte

2. Parameter setting
The Abstand between adjacent wires must meet electrical safety requirements, und für einfache Bedienung und Produktion, Der Abstand sollte so groß wie möglich sein. Der Abstand sollte mindestens für die Widerstandsspannung geeignet sein. Wenn die Verdrahtungsdichte niedrig ist, Der Abstand der Signalleitungen kann entsprechend vergrößert werden. Der Leiterbahnabstand ist auf 8mil eingestellt. Der Abstand vom Rand des inneren Lochs des Pads zum Rand der Leiterplatte sollte größer als 1mm sein, um den Fehler des Pads während der Verarbeitung zu vermeiden. Wenn die Leiterbahnen, die mit den Pads verbunden sind, dünn sind, Die Verbindung zwischen den Pads und den Leiterbahnen sollte in einer Wassertropfenform ausgeführt werden. Der Vorteil ist, dass die Pads nicht leicht zu schälen sind, aber die Leiterbahnen und die Pads sind nicht leicht zu trennen.

3. Component layout
Practice has proved that even if the circuit schematic design is correct, Das unsachgemäße Design der Leiterplatte beeinträchtigt die Zuverlässigkeit elektronischer Geräte. Zum Beispiel, wenn die beiden dünnen parallelen Linien der Leiterplatte sehr nah sind, die Signalwellenform verzögert sich, und das Reflexionsgeräusch wird am Ende der Übertragungsleitung gebildet; Die Interferenz, die durch die rücksichtslose Betrachtung der Stromversorgung und der Erdungsleitung verursacht wird, führt zum Ausfall des Produkts. Die Leistung ist beeinträchtigt, Daher sollte darauf geachtet werden, die richtige Methode beim Entwurf der Leiterplatte zu verwenden. Each switching Stromversorgung has four current loops:
(1) Power switch AC circuit
(2) Output rectifier AC circuit
(3) Input signal source current loop
(4) Output load current loop input loop
The input capacitor is charged by an approximate DC current, und der Filterkondensator fungiert hauptsächlich als Breitbandenergiespeicher; ähnlich, Der Ausgangsfilterkondensator wird auch verwendet, um die Hochfrequenzenergie des Ausgangsgleichrichters zu speichern, bei gleichzeitiger Eliminierung der Gleichstrom-Energie der Ausgangslastschleife. Daher, Die Anschlüsse der Ein- und Ausgangsfilterkondensatoren sind sehr wichtig, und die Eingangs- und Ausgangsstromschleifen sollten nur an die Stromversorgung von den Anschlüssen der Filterkondensatoren angeschlossen werden; wenn die Verbindung zwischen dem Eingang/Ausgangsschleife und Netzschalter/Gleichrichterschleife kann nicht angeschlossen werden Die Klemmen sind direkt angeschlossen, und die Wechselstromenergie wird durch die Eingangs- oder Ausgangsfilterkondensatoren in die Umgebung abgestrahlt. Die Wechselstromschleife des Netzschalters und die Wechselstromschleife des Gleichrichters enthalten trapezförmige Ströme mit hoher Amplitude. Diese Ströme haben einen hohen harmonischen Gehalt, und ihre Frequenzen sind viel größer als die Schaltgrundfrequenz. Die Spitzenamplitude kann bis zum 5-fachen der Amplitude des kontinuierlichen Eingangs hoch sein/Gleichstromausgang. Die Übergangszeit beträgt in der Regel etwa 50ns. Diese beiden Schleifen sind anfällig für elektromagnetische Störungen, Daher müssen diese Wechselstromschleifen verlegt werden, bevor andere Leiterbahnen in der Stromversorgung verlegt werden. Die drei Hauptkomponenten jeder Schleife, Filterkondensatoren, Leistungsschalter oder Gleichrichter, Induktoren oder Transformatoren, sollten in Phase miteinander sein. Platzieren Sie sie nebeneinander und positionieren Sie Komponenten so, dass die Strompfade zwischen ihnen so kurz wie möglich sind.

Das Verfahren zur Erstellung eines Schaltnetzwerkslayouts ähnelt seinem elektrischen Design. The design flow is as follows:
1)Place the transformer
2)Design the power switch current loop
3)Design the output rectifier current loop
4)Control circuit connected to AC power circuit
Design the input current source loop and input filter Design the output load loop and output filter According to the functional unit of the circuit, bei der Auslegung aller Komponenten der Schaltung, the following principles should be followed:
(a) First, die Größe der Leiterplatte. Wenn die Größe der Leiterplatte ist zu groß, die gedruckten Zeilen werden lang sein, die Impedanz steigt, die Anti-Lärm Fähigkeit wird abnehmen, und die Kosten werden ebenfalls steigen; wenn die Größe zu klein ist, die Wärmeableitung wird schlecht sein, und die angrenzenden Linien werden leicht gestört. Die Form der Leiterplatte ist rechteckig, und das Seitenverhältnis ist 3:2 oder 4:3. Die am Rand der Leiterplatte befindlichen Komponenten sind im Allgemeinen nicht weniger als 2mm vom Rand der Leiterplatte entfernt.
(b) When placing the device, das anschließende Löten berücksichtigen, nicht zu dicht.
(c) Take the component of each functional circuit as the center and make a layout around it. Komponenten sollten gleichmäßig sein, sauber und kompakt angeordnet auf der Leiterplatte, Minimierung und Verkürzung der Leitungen und Verbindungen zwischen Komponenten, und den Entkopplungskondensator so nah wie möglich am VCC des Gerätes platzieren.
(d) For circuits that work at high frequencies, die Verteilungsparameter zwischen den Komponenten sollten berücksichtigt werden. Im allgemeinen Schaltungen, Die Bauteile sollten möglichst parallel angeordnet werden. Auf diese Weise, es ist nicht nur schön, aber auch einfach zu installieren und zu schweißen, und einfach in der Massenproduktion.
(e) Arrange the position of each functional circuit unit according to the circuit flow, so dass das Layout für die Signalzirkulation bequem ist, und die Richtung des Signals so konsistent wie möglich gehalten wird.
(f) The first principle of layout is to ensure the routing rate of wiring, Achten Sie beim Bewegen von Geräten auf den Anschluss von fliegenden Drähten, und Geräte mit Verbindungsbeziehung zusammenstellen.
(g) Reduce the loop area as much as possible to suppress the radiation interference of the switching power supply.

4. Wiring
The switching power supply contains high-frequency signals, und jeder gedruckte Draht auf der Leiterplatte kann als Antenne fungieren. Die Länge und Breite des gedruckten Drahtes beeinflusst seine Impedanz und Induktivität, dadurch den Frequenzgang beeinflussen. Even traces passing through DC signals can couple to RF signals from adjacent traces and cause circuit problems (or even radiate interfering signals again). Daher, Alle Leiterbahnen, die Wechselstrom tragen, sollten so kurz und breit wie möglich sein, Das bedeutet, dass alle Komponenten, die mit den Leiterbahnen und anderen Stromleitungen verbunden sind, dicht beieinander platziert werden müssen. Die Länge der Leiterbahn ist proportional zur Induktivität und Impedanz, die sie zeigt, während die Breite umgekehrt proportional zur Induktivität und Impedanz der Leiterbahn ist. Die Länge spiegelt die Wellenlänge wider, auf die die Spur reagiert. Je länger die Länge, je niedriger die Frequenz, mit der die Spur elektromagnetische Wellen senden und empfangen kann, und je mehr HF-Energie es ausstrahlen kann. Entsprechend der Größe des Leiterplattenstroms, Versuchen Sie, die Breite der Stromleitung zu erhöhen, um den Schleifenwiderstand zu verringern. Zur gleichen Zeit, Machen Sie die Richtung der Stromleitung und der Erdungsleitung konsistent mit der Richtung des Stroms, die helfen wird, die Anti-Lärm-Fähigkeit zu verbessern. Erdung ist der untere Zweig der vier Stromschleifen des Schaltnetzteils. Es spielt eine wichtige Rolle als gemeinsamer Bezugspunkt der Schaltung, und es ist eine wichtige Methode zur Kontrolle von Störungen. Daher, Die Platzierung des Erdungsdrahts sollte sorgfältig in der Anordnung berücksichtigt werden. Das Mischen verschiedener Gründe führt zu instabilem Stromversorgungsbetrieb.

The following points should be paid attention to in the ground wire design:
4.1 Die Einpunkt-Erdung korrekt auswählen Normalerweise, Die gemeinsame Klemme des Filterkondensators sollte der Anschlusspunkt anderer Erdungspunkte sein, die mit der AC-Masse mit hohem Strom gekoppelt sind, Der Erdungspunkt des gleichen Stromkreises sollte so nah wie möglich sein, und der Stromversorgungsfilterkondensator dieser Stufenschaltung sollte ebenfalls angeschlossen werden. Auf dieser Ebene des Erdungspunkts, Die Hauptüberlegung ist, dass der Strom, der von jedem Teil der Schaltung zur Erde zurückkehrt, geändert wird, und die Impedanz der tatsächlichen fließenden Leitung bewirkt, dass sich das Massepotenzial jedes Teils der Schaltung ändert und Störungen einführt. In diesem Schaltnetzteil, Die Verdrahtung und die Induktivität zwischen den Geräten haben wenig Einfluss, und der durch den Erdungskreislauf gebildete Umwälzstrom hat einen größeren Einfluss auf die Störung, so wird ein einziger Erdungspunkt angenommen, das ist, the ground wires of the power switch current loop (the ground wires of several devices in Connected to the ground pin, Die Massedrähte mehrerer Geräte, die die Stromschleife des Gleichrichters ausgingen, sind ebenfalls mit den Massedrähten der entsprechenden Filterkondensatoren verbunden, so dass die Stromversorgung stabiler arbeitet und nicht einfach ist, sich selbst zu erregen. Wenn ein einzelner Punkt nicht erreicht werden kann, Verbinden Sie zwei Dioden oder einen kleinen Widerstand an der Stelle. In der Tat, Es kann mit einem relativ konzentrierten Stück Kupferfolie verbunden werden.
4.2 Machen Sie den Erdungsdraht so dick wie möglich. Wenn der Erdungsdraht sehr dünn ist, wird sich das Erdungspotenzial mit der Änderung des Stroms ändern, Das macht den Zeitsignalpegel der elektronischen Ausrüstung instabil und die Geräuschschutzleistung verschlechtert sich. Verwenden Sie den kurzen und breiten bedruckten Draht wie möglich, und versuchen, die Breite der Strom- und Erdungskabel zu erweitern. Der Erdungskabel ist breiter als der Stromdraht. Their relationship is: ground wire > power wire > signal wire. Wenn möglich, Die Breite des Erdungsdrahts sollte sein, wenn es größer als 3mm ist, Eine große Fläche der Kupferschicht kann auch als Massedraht verwendet werden, und die ungenutzten Stellen auf der Leiterplatte werden als Erdungskabel mit der Masse verbunden. Bei globalem Routing, die folgenden Grundsätze müssen ebenfalls beachtet werden. Refer to the diagram:
(1) Verdrahtungsrichtung: Von der Schweißoberfläche, Die Anordnung der Bauteile sollte so konsistent wie möglich mit dem schematischen Diagramm sein, und die Verdrahtungsrichtung sollte mit der Verdrahtungsrichtung des Schaltplans übereinstimmen, weil während des Produktionsprozesses in der Regel verschiedene Parameter auf der Schweißoberfläche geprüft werden. Daher, es ist bequem für Inspektion, debugging and maintenance in production (Note: It refers to the premise of meeting the circuit performance and the requirements of the whole machine installation and panel layout). Wiring direction: From the welding surface, Die Anordnung der Bauteile sollte so konsistent wie möglich mit dem schematischen Diagramm sein, und die Verdrahtungsrichtung sollte mit der Verdrahtungsrichtung des Schaltplans übereinstimmen. Weil während des Produktionsprozesses in der Regel verschiedene Parameter auf der Schweißoberfläche erfasst werden, das ist getan. Es ist bequem für Inspektion, debugging and maintenance in production (Note: It refers to the premise of meeting the circuit performance and the requirements of the whole machine installation and panel layout).
(2) When designing the wiring diagram, Die Verkabelung sollte so wenig wie möglich gedreht werden, Die Linienbreite auf dem Druckbogen sollte nicht plötzlich geändert werden, die Ecke des Drahtes sollte â­90 Grad sein, und die Linien sollten einfach und klar sein.
(3) Cross circuits are not allowed in the printed circuit. Für Linien, die sich kreuzen können, Sie können zwei Methoden des "Bohrens" und "Wickelns" verwenden. Das ist, Lassen Sie eine Blei "bohren" durch den Spalt unter anderen Widerständen, Kondensatoren, und Triodenstifte, oder "wickeln" von einem Ende einer Leine, die sich kreuzen kann. In besonderen Fällen, die Schaltung ist sehr kompliziert, und es ist auch erlaubt, das Design zu vereinfachen. Verwenden Sie Drahtjumpern, um Cross-Circuit-Probleme zu lösen. Durch die einzelne Platte, Die Inline-Komponenten befinden sich auf der Oberseite, und die Aufsatzvorrichtungen befinden sich auf der Unterseite, So können sich die Inline-Geräte während des Layouts mit den Oberflächenmontagegeräten überschneiden, aber die Überlappung der Pads sollte vermieden werden.
4.3 Die Eingangserde und Ausgangserde sind Niederspannungs-DC in der lokalen Schaltnetzteil. Soll die Ausgangsspannung an den Primär des Transformators zurückgespeist werden, Die Schaltungen auf beiden Seiten sollten eine gemeinsame Bezugsmasse haben. miteinander verbunden, um eine gemeinsame Grundlage zu bilden.

5. Inspection
After the wiring design is completed, Es ist notwendig, sorgfältig zu überprüfen, ob das Verdrahtungsdesign den Regeln des Designers entspricht, und gleichzeitig, Es muss überprüft werden, ob die getroffenen Regeln den Anforderungen des Leiterplattenprozesses entsprechen. Allgemein, die Linien und Linien überprüfen, Linien und Komponenten-Pads, Linien Ob der Abstand zwischen dem Durchgangsloch, das Bauteilpad und das Durchgangsloch, und das Durchgangsloch und das Durchgangsloch ist vernünftig, und ob es die Produktionsanforderungen erfüllt. Ob die Breite der Stromleitung und der Erdungsleitung angemessen ist, und ob es einen Platz in der Leiterplatte gibt, der die Erdungslinie erweitern kann. Hinweis: Einige Fehler können ignoriert werden. Zum Beispiel, Ein Teil der Outline einiger Steckverbinder wird außerhalb des Boardrahmens platziert, und Fehler bei der Überprüfung des Abstands auftreten; zusätzlich, nach jeder Änderung der Spuren und Durchkontaktierungen, das Kupfer muss neu plattiert werden. Nach demLeiterplatte Checkliste", der Inhalt enthält Designregeln, Ebenendefinition, Linienbreite, spacing, Pads, und über Einstellungen. Es ist auch notwendig, die Rationalität des Gerätelayouts zu überprüfen, power supply, Erdnetzverdrahtung, und Hochgeschwindigkeitsuhren. Netzwerkrouting und Abschirmung, Platzierung und Anschluss von Entkopplungskondensatoren, etc.

6. Design output
Notes on outputting lightpaint files:
a. The layers that need to be output are wiring layer (bottom layer), silk screen layer (including top layer silk screen, bottom layer silk screen), solder mask layer (bottom layer solder mask), drilling layer (bottom layer), in addition to generate drill file (NC Drill )
b. Beim Einstellen der Ebene der Siebdruckschicht, keine Teileart auswählen, select the top layer (bottom layer) and Outline, Text, Linie der Siebdruckschicht.
c. Beim Festlegen der Ebene jeder Ebene, Board Outline auswählen. Beim Einstellen der Ebene der Siebdruckschicht, keine Teileart auswählen, aber Umriss auswählen, Text, and Line of the top layer (bottom layer) and silk screen layer.
d. Beim Generieren der Bohrdatei, Verwenden Sie die Standardeinstellungen der Power Leiterplatte und keine Änderungen vornehmen.