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Blog de PCB - Diseño de PCB y requisitos de alimentación de conmutación

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Diseño de PCB y requisitos de alimentación de conmutación

2022-03-17
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Author:pcb

En el diseño de cualquier fuente de alimentación de conmutación, el diseño físico de la placa de PCB es un eslabón. Si el método de diseño no es adecuado, el PCB puede emitir demasiada interferencia electromagnética, lo que resulta en un funcionamiento inestable de la fuente de alimentación. El siguiente es un análisis de los puntos a los que hay que prestar atención en cada paso:


1. proceso de diseño desde el esquema hasta el PCB

Establecer parámetros de componentes - > introducir tabla de red de principios - > configuración de parámetros de diseño - > Diseño manual - > cableado manual - > Diseño de verificación - > revisión - > salida cam.

Tablero de PCB

2. configuración de parámetros

La distancia entre los cables adyacentes debe cumplir con los requisitos de Seguridad eléctrica, y para facilitar la operación y la producción, la distancia debe ser lo más ancha posible. La distancia debe ser al menos adecuada para el voltaje. Cuando la densidad de cableado es baja, se puede aumentar adecuadamente el espaciamiento de las líneas de señal. Para las líneas de señal con paralaje de alto nivel y paralaje de bajo nivel, el intervalo 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 impresa 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 en forma de gota. La ventaja es que la almohadilla no es fácil de quitar, pero los cables y la almohadilla no son fáciles de desconectar.


3. diseño de componentes

La práctica ha demostrado que incluso si el diseño del esquema del circuito es correcto y el diseño de la placa de circuito impreso no es adecuado, afectará negativamente la fiabilidad de los equipos electrónicos. Por ejemplo, si dos líneas finas paralelas de la placa impresa se acercan, la forma de onda de la señal se retrasa, lo que resulta en ruido reflejado al final de la línea de transmisión. La interferencia causada por la fuente de alimentación y el cable de tierra reducirá el rendimiento del producto. Por lo tanto, al diseñar una placa de circuito impreso, se debe prestar atención al método correcto. Cada fuente de alimentación del interruptor tiene cuatro circuitos de corriente:

1) circuito de CA del interruptor de alimentación

2) circuito de CA del rectificador de salida

3) circuito de corriente de la fuente de señal de entrada

4) el circuito de entrada del Circuito de corriente de carga de salida carga carga el capacitor de entrada a través de una corriente continua aproximada, y el capacitor de filtro desempeña principalmente el papel de almacenamiento de energía de banda ancha; Del mismo modo, los condensadores de filtro de salida se utilizan para almacenar energía de alta frecuencia de los rectificadores de salida, eliminando al mismo tiempo la energía de corriente continua de los circuitos de carga de salida. Por lo tanto, los terminales de cableado de los condensadores de filtro de entrada y salida son muy importantes. Los circuitos de corriente de entrada y salida se conectarán a la fuente de alimentación desde los terminales del condensadores de filtro, respectivamente. Si la conexión entre el circuito de entrada / salida y el circuito de interruptor / rectificador de alimentación no se puede conectar directamente a los terminales del capacitor, la energía de CA pasará por el capacitor de filtro de entrada o salida y se irradiará al medio ambiente. El circuito de CA del interruptor de alimentación y del rectificador contiene una corriente trapezoidal de alta amplitud, que tiene componentes armónicos de alto orden y frecuencias mucho más altas que la frecuencia base del interruptor. La amplitud máxima puede ser hasta cinco veces la corriente continua de entrada / salida. El tiempo de transición suele ser de unos 50 ns. Los dos circuitos son vulnerables a las interferencias electromagnéticas, por lo que las demás líneas impresas de la fuente de alimentación deben colocarse delante de estos circuitos de ca, y los tres componentes principales de cada circuito, condensadores de filtro, interruptores de alimentación o rectificadores, inductores o transformadores, deben colocarse adyacentes, ajustando la trayectoria de corriente entre los componentes para que su posición sea Lo más corta posible. El método para establecer el diseño de la fuente de alimentación del interruptor es similar a su diseño eléctrico, y el proceso de diseño es el siguiente:

1) colocar el transformador

2) diseño del Circuito de corriente del interruptor de alimentación

3) diseño del Circuito de corriente del rectificador de salida

4) el circuito de control está conectado al circuito de alimentación de ca

Diseñar el circuito de fuente de corriente de entrada y el filtro de entrada diseñar el circuito de carga de salida y el filtro de salida de acuerdo con la unidad funcional del circuito, la disposición de todos los componentes del circuito debe cumplir con los siguientes principios:

1) primero se debe considerar el tamaño del pcb. Cuando el tamaño del PCB es demasiado grande, la línea de impresión es larga, la resistencia aumenta, la resistencia al ruido disminuye y el costo aumenta. No es bueno que la disipación de calor sea demasiado pequeña, y las líneas adyacentes son vulnerables a la interferencia. La placa de circuito es rectangular, con una relación de longitud de 3: 2 o 4: 3, y los componentes ubicados en el borde de la placa de circuito generalmente no están a menos de 2 mm del borde de la placa de circuito.

2) la colocación del equipo debe considerar la soldadura futura y no demasiado densa.

3) centrarse en los componentes de cada circuito funcional y diseñarlos en torno a ellos. Los componentes deben colocarse de manera uniforme, ordenada y compacta en el pcb, minimizando y acortando los cables y conexiones entre los componentes, y los condensadores de desacoplamiento deben estar lo más cerca posible del VCC del dispositivo.

4) para los circuitos que funcionan a alta frecuencia, se deben considerar los parámetros de distribución entre los componentes. En los circuitos generales, los componentes deben estar dispuestos lo más paralelos posible. De esta manera, no solo es hermoso, sino que también es fácil de instalar y soldar, lo que facilita la producción en masa.

5) organizar la ubicación de cada unidad de circuito funcional de acuerdo con el proceso del circuito, para que el diseño facilite el flujo de la señal y mantenga la señal en la misma dirección en la medida de lo posible.

6) el primer principio del diseño es garantizar la tasa de distribución del cableado, prestar atención a la conexión de la línea voladora al mover el dispositivo y juntar los dispositivos conectados.

7) minimizar el área del circuito para inhibir la interferencia de radiación de la fuente de alimentación del interruptor.


4. cableado

La fuente de alimentación del interruptor contiene señales de alta frecuencia, y cualquier línea impresa en el PCB puede actuar como antena. La longitud y el ancho de la línea impresa afectan su resistencia y reactancia, lo que afecta la respuesta de frecuencia. Incluso las líneas impresas que pasan por la señal DC pueden acoplarse a la señal RF de las líneas impresas adyacentes y causar problemas en el circuito (e incluso volver a irradiar la señal de interferencia). Por lo tanto, todas las líneas impresas que pasan por la corriente alterna deben diseñarse de la manera más corta y ancha posible, lo que significa que todos los componentes conectados a las líneas impresas y otras líneas eléctricas deben colocarse estrechamente juntos. La longitud de la línea impresa es proporcional a su inducción e resistencia, y la anchura es proporcional a la inducción e resistencia de la línea impresa. La longitud refleja la longitud de onda de respuesta de la línea impresa. Cuanto más larga sea la longitud, menor será la frecuencia con la que la línea impresa envía y recibe ondas electromagnéticas, y mayor será la energía de radiofrecuencia irradiada. De acuerdo con el tamaño de la corriente eléctrica de la placa de circuito impreso, aumente el ancho del cable de alimentación tanto como sea posible y reduzca la resistencia del circuito. Al mismo tiempo, hacer que el cable de alimentación, el cable de tierra y la dirección de la corriente sean consistentes ayuda a mejorar la resistencia al ruido. La puesta a tierra es la rama inferior de los cuatro circuitos de corriente de la fuente de alimentación del interruptor, que desempeña un papel muy importante como punto de referencia público del circuito y es un método importante para controlar la interferencia. Por lo tanto, los cables de tierra deben considerarse cuidadosamente en el diseño. El uso mixto de cables de tierra puede causar inestabilidad en la fuente de alimentación.


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

1) en el caso general de la selección correcta de un solo punto de puesta a tierra, el lado común del capacitor de filtro debe interactuar con el punto de contacto de una gran corriente acoplada a otra terminal de puesta a tierra, la terminal de puesta a tierra debe estar cerca del circuito, y el capacitor de filtro de potencia del circuito correspondiente También puede estar en la terminal de puesta a tierra horizontal, teniendo en cuenta principalmente que el circuito en el que la parte de la corriente regresa a la terminal de puesta a tierra está cambiando, introduciendo interferencias porque la resistencia real del circuito causará cambios en el potencial de puesta a tierra de cada parte del circuito. En esta fuente de alimentación de interruptor, el cableado con menor efecto inductor y entre los dispositivos, así como el circuito de puesta a tierra, tienen un mayor impacto en la formación del ciclo de interferencia, por lo que se adopta un método de puesta a tierra de un punto, el circuito de corriente del interruptor de alimentación (varios dispositivos en tierra están conectados a tierra con pies, y el circuito de corriente de rectificación de salida en tierra también está conectado a los condensadores de filtro correspondientes con pies, de modo que la fuente de alimentación funciona de manera estable y no es fácil de estimular a sí misma. no se puede conectar a tierra en un solo punto, en total de dos diodos o una pequeña resistencia, en realidad se puede conectar a una lámina de cobre relativamente concentrada.

2) los cables de tierra son lo más gruesos posible si el cable de tierra es muy fino, el potencial de tierra cambia con la corriente, el nivel de señal de tiempo es inestable, el rendimiento anti - ruido no es bueno, por lo que asegúrese de hacer que cada terminal de tierra de gran corriente utilice un cable de impresión corto y ancho En la medida de lo posible, trate de ensanchar la fuente de alimentación, el ancho del cable de tierra es más ancho que el cable de alimentación, su relación es: el cable de tierra > el cable de alimentación > el cable de señal, si es posible, el ancho del cable de tierra debe ser superior a 3 mm, o puede usar una gran capa de cobre como cable de tierra, en la placa de impresión, no usar el cable de tierra como cable de tierra. Para el cableado global, también se deben seguir los siguientes principios:

1) dirección de cableado: desde la superficie de soldadura, la disposición de los componentes es lo más consistente posible con el esquema, y la dirección de cableado es la misma que la dirección de cableado del diagrama de circuito. debido a que generalmente es necesario detectar varios parámetros de la superficie de soldadura durante el proceso de producción, es fácil inspeccionar, depurar y mantener En la producción (nota: se refiere a cumplir con el rendimiento del circuito y los requisitos de instalación de la máquina y diseño del panel).

2) al diseñar el diagrama de cableado, la línea debe girar lo menos posible, el ancho de la línea en el arco impreso no debe cambiarse, el ángulo de la línea debe ser superior a 90 grados, y esforzarse por hacer que la línea sea simple y clara.

3) los circuitos impresos no permiten circuitos cruzados, y para aquellos que pueden cruzarse, se pueden resolver mediante "perforación" y "devanado". Es decir, dejar que un cable pase "por las grietas a los pies de otras resistencias, condensadores, Transistor o" por los puntos de cruce "de un cable, cómo es muy complicado un circuito en casos especiales, y para simplificar el diseño también se permite el uso de puentes de cable para resolver el problema de los circuitos cruzados. Debido a que se utilizan paneles individuales, los componentes en línea se encuentran en la superficie superior y el equipo de montaje de superficie se encuentra en la superficie inferior, por lo que durante el diseño, los componentes en línea pueden superponerse al equipo de montaje de superficie, pero se debe evitar el uso de almohadillas. La fuente de alimentación del interruptor de entrada y salida es DC - DC de baja tensión, que devuelve la tensión de salida al transformador primario, y debe haber una referencia común a ambos lados del circuito, de modo que después de colocar cobre por separado en los cables de tierra a ambos lados, también se puede conectar para formar un suelo común.


5. Inspección

Una vez completado el diseño del cableado, es necesario comprobar cuidadosamente si el diseño del cableado del diseñador cumple con las reglas, y también es necesario confirmar si las reglas cumplen con los requisitos del proceso de producción de pcb. en general, se inspecciona si la distancia entre el cable y la línea, el cable y la almohadilla del componente, el cable y el agujero de conexión, el agujero y el agujero a través es razonable y si cumple con los requisitos de producción. Si el ancho del cable de alimentación y el cable de tierra es adecuado, y si hay espacio para ensanchar el cable de tierra en el pcb. Nota: algunos errores se pueden ignorar, por ejemplo, el contorno parcial de algunos conectores se coloca fuera del marco de la placa, por lo que es incorrecto comprobar el espaciado; Además, después de cada modificación del cableado y los agujeros, se debe volver a aplicar cobre. La revisión se realiza de acuerdo con la "lista de inspección de pcb", que incluye reglas de diseño, definición de capa, ancho de línea, espaciamiento, almohadillas, configuración de agujeros, y también se centra en la revisión de la racionalidad de la disposición del dispositivo, 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.

Precauciones para exportar archivos gráficos de luces:

A. además de generar el archivo de perforación (nc drill), también es necesario exportar la capa de cableado de la capa (inferior), la capa de impresión de malla de alambre (incluida la impresión de malla de alambre superior, la impresión de malla de alambre inferior), la capa de soldadura (soldadura inferior), la capa de perforación (inferior)

B. al establecer la capa de la capa de malla de alambre, no elija "tipo de pieza". Elija "esquema", "texto" y "líneas" como capas superiores (inferiores) y de malla. Al configurar la capa de cada capa, seleccione el tablero exterior. Al establecer la capa de la capa de malla, no elija "tipo de pieza", sino "contorno", "texto" y "líneas" en la parte superior (inferior), así como la capa de malla. D. al generar el archivo de perforación, no cambie la configuración predeterminada de la placa de circuito impreso de potencia.