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Diseño de PCB y requisitos de conmutación de la fuente de alimentación
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Diseño de PCB y requisitos de conmutación de la fuente de alimentación

Diseño de PCB y requisitos de conmutación de la fuente de alimentación

2022-03-17
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Author:pcb

En el diseño de cualquier fuente de alimentación de conmutación, Diseño físico basado en PCB Board Es un enlace. Si el método de diseño es inadecuado, Los PCB pueden emitir demasiada interferencia electromagnética, Causa inestabilidad en el funcionamiento de la fuente de alimentación. Aquí hay un an álisis de los puntos clave a tener en cuenta en cada paso:


1. Del diagrama esquemático al proceso de diseño de PCB

Configuración de los parámetros del componente - > entrada de la tabla de principios - > configuración de los parámetros de diseño - > Diseño manual - > enrutamiento manual - > Diseño de validación - > revisión - > salida Cam.

PCB Board

2. Configuración de parámetros

El espaciamiento entre los conductores adyacentes debe cumplir los requisitos de seguridad eléctrica. Para facilitar el funcionamiento y la producción, el espaciamiento debe ser lo más amplio posible. El espaciamiento debe ser al menos adecuado para la tensión. Cuando la densidad de cableado es baja, el espaciamiento de las líneas de señal se puede aumentar adecuadamente. Para las líneas de señal con diferencias de alto y bajo nivel, el espaciamiento debe ser lo más corto posible y debe aumentarse. La distancia entre el borde del agujero interior de la almohadilla y el borde de la placa de impresión debe ser superior a 1 mm para evitar defectos en la almohadilla durante el procesamiento. Cuando el cable conectado a la almohadilla es relativamente Delgado, la conexión entre la almohadilla y el cable está diseñada para ser en forma de gota. La ventaja es que las almohadillas no son fáciles de pelar, pero los cables y las almohadillas no son fáciles de desconectar.


3.. Diseño de componentes

La práctica ha demostrado que la fiabilidad de los equipos electrónicos se verá afectada negativamente incluso si el diseño del diagrama esquemático del circuito es correcto y el diseño de la placa de circuito impreso no es adecuado. Por ejemplo, si las dos líneas paralelas finas de una placa de circuito impreso están juntas, la forma de onda de la señal se retrasa, lo que resulta en un ruido reflejado al final de la línea de transmisión. La interferencia de la fuente de alimentación y el cable de tierra puede reducir el rendimiento del producto. Por lo tanto, al diseñar la placa de circuito impreso, se debe prestar atención al método correcto. Cada fuente de alimentación de conmutación tiene cuatro circuitos de corriente:

Circuito AC del interruptor de alimentación

Circuito AC del rectificador de salida

Bucle de corriente de la fuente de señal de entrada

4) output load current loop The input loop charges the input capacitor through an approximate DC current, El condensador de filtro desempeña un papel importante en el almacenamiento de energía de banda ancha; Lo mismo, El condensador de filtro de salida se utiliza para almacenar energía de alta frecuencia del rectificador de salida, eliminando al mismo tiempo la energía DC del Circuito de carga de salida. Por consiguiente,, Los terminales de los condensadores de filtro de entrada y salida son muy importantes. Los bucles de corriente de entrada y salida se conectarán a la fuente de alimentación desde el terminal del condensador de filtro, respectivamente.. Si la conexión entre las entradas/Circuito de salida y interruptor de alimentación/El circuito rectificador no puede conectarse directamente a los terminales del condensador, La energía de CA se irradiará al medio ambiente a través de condensadores de filtro de entrada o salida. El circuito AC del interruptor de alimentación y del rectificador contiene una corriente trapezoidal de alta amplitud, Tiene un componente armónico de orden superior y una frecuencia mucho mayor que la frecuencia fundamental del interruptor.. La amplitud máxima puede ser hasta cinco veces mayor que la entrada continua/Corriente directa de salida. El tiempo de transición suele ser de aproximadamente 50 ns. Dos circuitos susceptibles a interferencias electromagnéticas, Por lo tanto, otras líneas impresas en la fuente de alimentación deben ser colocadas antes de estos circuitos de ca, El condensador de filtro de cada bucle tiene tres componentes principales:, Interruptor o rectificador de potencia, Los inductores o transformadores se colocarán adyacentes, Ajustar la trayectoria actual entre las posiciones de los componentes para que sea lo más corta posible. El método para establecer el diseño de la fuente de alimentación de conmutación es similar al diseño eléctrico., and the design process 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 units of the circuit, the layout of all the components of the circuit should comply with the following principles:

1) The PCB size should be considered first. Cuando el tamaño del PCB es demasiado grande, Las líneas impresas son largas, Aumento de la Impedancia, Reducción de la resistencia al ruido, Y el costo aumenta. Demasiado pequeño para disipar el calor, Líneas adyacentes susceptibles a perturbaciones. La placa de circuito es rectangular con una relación de longitud de 3: 2 o 4: 3, Los componentes situados en el borde de la placa de circuito se situarán normalmente a una distancia no inferior a 2 mm del borde de la placa de circuito..

2) place the device to consider the future welding, No muy denso.

3) To the components of each functional circuit as the center, Diseñe alrededor de él. Los componentes deben ser uniformes, Disposición ordenada y compacta en PCB, Minimizar y acortar los cables y conexiones entre los componentes, El condensador de desacoplamiento debe estar lo más cerca posible del VCC del dispositivo.

4) For circuits working at high frequencies, Deben tenerse en cuenta los parámetros de distribución entre los componentes.. Circuito general, Los componentes se colocarán de la manera más paralela posible.. Así, No sólo hermosa, Fácil instalación y soldadura, Fácil de producir a gran escala.

Organizar la posición de cada unidad de circuito funcional de acuerdo con el proceso de Circuito, hacer que la disposición sea conveniente para el flujo de la señal, y mantener la dirección de la señal consistente en la medida de lo posible.

El primer principio de la disposición es garantizar la distribución del cableado, prestar atención a la conexión de la línea de vuelo al mover el equipo, y poner el equipo conectado juntos.

7) reduce the loop area as far as possible to suppress the radiation interference of switching power supply.


4. Cableado

La fuente de alimentación de conmutación contiene señales de alta frecuencia, y cualquier línea impresa en el PCB se puede utilizar como antena. La longitud y anchura de la línea impresa afectarán su impedancia y reactancia inductiva, afectando así la respuesta de frecuencia. Incluso las líneas impresas que pasan a través de las señales DC pueden acoplarse a las señales RF de las líneas impresas adyacentes y causar problemas de circuito (o incluso re - irradiar las señales de interferencia). Por lo tanto, todas las líneas impresas que atraviesen la corriente alterna deben diseñarse de manera que sean lo más cortas y anchas posible, lo que significa que todos los componentes conectados a las líneas impresas y otras líneas de alimentación deben colocarse estrechamente juntos. La longitud del circuito impreso es proporcional a su Inductancia e impedancia, y la anchura es inversamente proporcional a la Inductancia e impedancia del circuito impreso. La longitud de onda refleja la respuesta de la línea de impresión. Cuanto más larga sea la longitud, menor será la frecuencia de transmisión y recepción de las ondas electromagnéticas y mayor será la energía de radiofrecuencia. De acuerdo con el tamaño de la corriente de la placa de circuito impreso, trate de aumentar la anchura de la línea de alimentación y reducir la resistencia del circuito. Al mismo tiempo, hacer que la línea de alimentación, el cable de tierra y la dirección de la corriente sean coherentes es útil para mejorar la capacidad anti - ruido. La puesta a tierra es la rama inferior de los cuatro circuitos de corriente de la fuente de alimentación de conmutación. Como punto de referencia común del Circuito, la puesta a tierra desempeña un papel muy importante y es un medio importante para controlar la interferencia. Por lo tanto, el cable de tierra debe ser considerado cuidadosamente en el diseño. Los cables de tierra híbridos pueden causar inestabilidad en la fuente de alimentación.


El diseño del cable de puesta a tierra debe prestar atención a los siguientes puntos:

1) Correct selection of single point grounding in general, El lado común de la Capacitancia del filtro debe interactuar con otro punto de cruce que se acopla a tierra a una gran corriente, La tierra debe estar cerca del circuito, Y el condensador de filtro de potencia del circuito correspondiente también puede estar en el nivel del suelo, Teniendo en cuenta que la parte actual vuelve a la tierra, el circuito está cambiando., La interferencia se introduce porque la impedancia real del circuito cambiará el potencial de puesta a tierra de cada parte del circuito.. En esta fuente de alimentación de conmutación, La Inductancia tiene poca influencia entre el cableado y el dispositivo., El circuito de puesta a tierra tiene una gran influencia en la formación de interferencia cíclica., Así que usa un poco de tierra, the power switch current loop (in the ground of several devices are connected to the ground on his feet, Varios dispositivos del Circuito de corriente de puesta a tierra del rectificador de salida también reciben la puesta a tierra del condensador de filtro correspondiente, Así, La fuente de alimentación funciona de forma estable y no se excita fácilmente.. No hay nada que hacer., Un total de dos diodos o una pequeña resistencia, De hecho,, Se puede conectar a una lámina de cobre más concentrada.

2) The bold grounding line as far as possible If the ground wire is very thin, Variación del potencial de puesta a tierra con corriente, Inestabilidad del nivel de señal de tiempo de los equipos electrónicos, Pobre rendimiento anti - ruido, Por lo tanto, asegúrese de que cada terminal de puesta a tierra de alta corriente utiliza líneas de impresión cortas y anchas en la medida de lo posible, Trate de ampliar la fuente de alimentación, Anchura del cable de tierra, Anchura de la línea de alimentación de la tierra, their relationship is: Ground wire > power line > signal wire, Si es posible, La anchura del cable de tierra será superior a 3 mm., También se puede utilizar como cable de tierra de gran área de cobre, En una placa de circuito impreso, No para la conexión a tierra. Cableado global, the following principles should also be followed:

1) wiring direction: from the welding surface, La disposición de los componentes se ajustará en la medida de lo posible al diagrama esquemático., La dirección del cableado es la misma que la del diagrama del circuito., Debido a que los parámetros de la superficie de soldadura generalmente necesitan ser probados en el proceso de producción, Por lo tanto, es fácil detectar en el proceso de producción., debugging and maintenance (note: Refers to meet the circuit performance and machine installation and panel layout requirements under the premise.

2) When designing the wiring diagram, La línea debe girar lo menos posible, El ancho de línea en el arco de impresión no debe cambiar, El ángulo del alambre debe ser superior a 90 grados, Tratar de hacer las líneas simples y claras.

Los circuitos impresos no deben tener circuitos cruzados, ya que los circuitos pueden cruzarse, se pueden resolver mediante el uso de "taladro" y "bobinado". Es decir, permitir que un cable pase "a través" de las brechas en la parte inferior de otras resistencias, condensadores, transistores, o "alrededor" de las intersecciones de un cable, en casos especiales, lo complejo que es el circuito, y permitir el uso de puentes de alambre para simplificar el diseño para resolver los Problemas de los circuitos cruzados. Debido a que los componentes en línea se encuentran en la parte superior y los dispositivos de montaje de superficie en la parte inferior utilizando un solo panel, los componentes en línea pueden superponerse con los dispositivos de montaje de superficie durante la disposición, pero deben evitarse las almohadillas. La fuente de alimentación del interruptor de entrada y salida es DC - DC de baja tensión, la tensión de salida se alimenta de vuelta al transformador primario, y ambos lados del circuito deben tener una referencia común, por lo que los cables de tierra de ambos lados se conectan para formar la puesta a tierra común después de que los cables de cobre se colocan respectivamente.


5. Inspección

Una vez terminado el diseño del cableado, el diseñador debe comprobar cuidadosamente si el diseño del cableado se ajusta a las normas, y las normas también deben confirmar si se ajusta a los requisitos del proceso de producción de PCB. Si la distancia entre el orificio y el orificio es razonable y cumple los requisitos de producción. Si el ancho del cable de alimentación y del cable de tierra es adecuado, si hay espacio para ampliar el cable de tierra en el PCB. Nota: algunos errores pueden ser ignorados, por ejemplo, el contorno parcial de algunos conectores se coloca fuera del marco de la placa, por lo que el espaciamiento de la comprobación es incorrecto; Además, el cobre debe ser re - recubierto después de cada modificación del cableado y los agujeros. Revisar de acuerdo con la "lista de verificación de PCB", incluyendo reglas de diseño, definición de capa, ancho de línea, espaciamiento, almohadilla de soldadura, configuración de agujeros, y centrarse en la racionalidad de la disposición del equipo, fuente de alimentación, cableado de red de puesta a tierra, cableado y blindaje de red de reloj de alta velocidad, colocación y conexión de condensadores de desacoplamiento.

Notes for output light drawing files:

a. Need to output layer wiring layer (bottom), screen printing layer (including top screen printing, bottom screen printing), welding layer (bottom welding), drilling layer (bottom), in addition to generate drilling file (NC Drill)

b. Al establecer la capa de la capa de serigrafía:, No seleccione el tipo de parte. Seleccionar esquema, Texto, and Linec for the top (bottom) and silk screen Layer. Al establecer una capa para cada capa:, Seleccionar el contorno de la placa de circuito. Al establecer la capa de serigrafía, No seleccione el tipo de parte, Y seleccione el esquema, Text and Line of the top (bottom) and silk screen Layer. D. No cambie la configuración predeterminada de la fuente de alimentación PCB Board Cuando se genera un archivo de perforación.