Conception électronique - Spécifications de conception de carte de circuit imprimé de puissance de commutation

1. Processus de conception du schéma au PCB

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2. Réglage des paramètres: la distance entre les conducteurs adjacents doit répondre aux exigences de sécurité électrique et la distance doit être aussi large que possible pour faciliter l'opération et la production. L'espacement minimal doit s'appliquer au moins à la tension tolérée. Lorsque la densité de câblage est faible, l'espacement des lignes de signal peut être augmenté de manière appropriée pour répondre à la haute tension. Les lignes de signal avec une grande différence de niveau bas doivent être aussi courtes que possible et augmenter l'espacement. L'espacement de câblage est généralement fixé à 8mil. La distance entre le bord du trou intérieur du plot et le bord de la plaque d'impression doit être supérieure à 1 mm, ce qui permet d'éviter les défauts du plot pendant le traitement. Lorsque le câblage connecté aux Plots est mince, la connexion entre les Plots et le câblage doit être conçue en forme de goutte d'eau. Ceci présente l'avantage que les Plots ne sont pas faciles à dénuder, mais que le câblage et les Plots ne sont pas faciles à déconnecter.

3. La pratique de disposition de composant prouve que même si la conception de schéma de circuit est correcte et la conception incorrecte de la carte de circuit imprimé peut affecter négativement la fiabilité de l'équipement électronique. Par example, si deux fines lignes parallèles de la plaque d'impression sont rapprochées, un retard de la forme d'onde du signal se forme et un bruit réfléchi se forme aux bornes de la ligne de transmission; En raison de l'alimentation électrique, les interférences dues à des considérations imprudentes sur le fil de terre réduisent les performances du produit. Par conséquent, lors de la conception d'une carte de circuit imprimé, nous devons faire attention à la bonne approche.

Chaque alimentation à découpage comporte quatre circuits de courant:

1. Circuit alternatif de commutation de puissance

2. Circuit alternatif redresseur de sortie

3. Signal d'entrée source boucle de courant

4. Circuit de courant de charge de sortie

Le circuit d'entrée charge le condensateur d'entrée par un courant approximativement continu, le condensateur de filtrage jouant principalement le rôle de stockage d'énergie à large bande; De même, le condensateur de filtrage de sortie est également utilisé pour stocker l'énergie haute fréquence du redresseur de sortie et éliminer l'énergie continue du circuit de charge de sortie. Les bornes des condensateurs de filtrage d'entrée et de sortie sont donc très importantes. Les circuits de courant d'entrée et de sortie doivent être connectés à l'alimentation respectivement à partir des bornes du condensateur de filtrage; Si la connexion entre le circuit d'entrée / sortie et le circuit interrupteur / redresseur de puissance ne peut pas être connectée directement aux bornes du condensateur, l'énergie alternative sera rayonnée dans l'environnement à travers le condensateur de filtrage d'entrée ou de sortie. Le circuit alternatif de l'interrupteur de puissance et le circuit alternatif du redresseur contiennent un courant trapézoïdal de forte amplitude. Les composantes harmoniques de ces courants sont très élevées et leur fréquence est très supérieure à la fréquence fondamentale du commutateur. L'amplitude crête peut atteindre 5 fois l'amplitude du courant continu d'entrée / sortie continu et le temps de transition est typiquement de l'ordre de 50 ns. Ces deux circuits sont les plus sensibles aux perturbations électromagnétiques, de sorte que ces circuits alternatifs doivent être posés avant les autres fils imprimés dans l'alimentation. Les interrupteurs d'alimentation à condensateur de filtrage ou les inductances ou transformateurs redresseurs des trois principaux composants de chaque circuit doivent être placés côte à côte et la position des éléments ajustée de manière à ce que le trajet du courant entre eux soit le plus court possible.

La meilleure façon d'établir une disposition d'alimentation à découpage est similaire à sa conception électrique. Le processus de conception optimal est le suivant:

* placer le transformateur

* conception du circuit de courant de commutation de puissance

* boucle de courant redresseur de sortie de conception

* circuit de contrôle connecté au circuit d'alimentation ca

* conception du circuit de source de courant d'entrée et du filtre d'entrée

Lors de la conception du circuit de charge de sortie et du filtre de sortie, tous les composants du circuit doivent être disposés conformément aux principes suivants, en fonction des unités fonctionnelles du circuit:

1) Tout d'abord, considérez la taille du PCB. Lorsque la taille de la carte PCB est trop grande, la ligne imprimée est longue, l'impédance augmente, la capacité anti - bruit diminue et le coût augmente également; S'il est trop petit et a une mauvaise dissipation de chaleur, les lignes adjacentes peuvent être facilement perturbées. La forme optimale de la carte est rectangulaire avec un rapport d'aspect de 3: 2 ou 4: 3. Les composants situés sur le bord de la carte ne sont généralement pas moins de 2 mm du bord de la carte.

2) lors de la mise en place de l'équipement, pensez à la soudure future, pas trop dense

3) centré sur le composant de base de chaque circuit fonctionnel et disposé autour de celui - ci. Les composants doivent être uniformes et bien rangés. Ils doivent être disposés de manière compacte sur la carte PCB pour minimiser et raccourcir les conducteurs et les connexions entre les composants, et la capacité de découplage doit être aussi proche que possible du VCC du composant.

4) pour les circuits fonctionnant à haute fréquence, les paramètres de distribution entre les éléments doivent être pris en compte. Pour les circuits en général, les composants doivent être disposés aussi parallèlement que possible. De cette façon, il est non seulement esthétique, mais aussi facile à assembler et à souder et facile à produire en série.

5) Organiser la position de chaque unité de circuit fonctionnel selon le processus de circuit, de sorte que la disposition facilite le flux de signal et maintient le signal dans la même direction autant que possible.

6) Le premier principe de la disposition est d'assurer le taux de marche du câblage. Faites attention à la connexion des lignes volantes lors du déplacement de l'appareil et mettez les appareils avec une relation de connexion ensemble.

7) réduire la zone de boucle autant que possible et supprimer les interférences radiatives de l'alimentation à découpage

4. L'alimentation à découpage de câblage contient un signal à haute fréquence. Toute ligne imprimée sur le PCB peut agir comme une antenne. La longueur et la largeur d'une ligne imprimée peuvent affecter son impédance et sa réactance, et donc sa réponse en fréquence. Même une ligne imprimée passant par un signal continu peut être couplée à un signal RF provenant d'une ligne imprimée adjacente et causer des problèmes de circuit (voire rayonner à nouveau un signal perturbateur). Par conséquent, toutes les lignes imprimées traversant le courant alternatif doivent être conçues pour être aussi courtes et larges que possible, ce qui signifie que tous les composants connectés aux lignes imprimées et aux autres lignes électriques doivent être proches les uns des autres. La longueur de la ligne imprimée est proportionnelle à son inductance et à son impédance, tandis que la largeur est inversement proportionnelle à son inductance et à sa résistance. Cette longueur reflète la longueur d'onde à laquelle la ligne imprimée répond. Plus la longueur est longue, plus la fréquence à laquelle la ligne imprimée envoie et reçoit des ondes électromagnétiques est basse, plus l'énergie RF peut être rayonnée. En fonction du courant de la carte de circuit imprimé, essayez d'augmenter la largeur de la ligne d'alimentation et de réduire la résistance de la boucle. L'arrêt simultané de la direction de la ligne de terre de la ligne d'alimentation coïncide avec la direction du courant, ce qui contribue à améliorer la résistance au bruit. La masse est la branche inférieure des quatre boucles de courant de l'alimentation à découpage. En tant que point de référence commun pour les circuits, il joue un rôle très important. C'est un moyen important de contrôler les perturbations. Par conséquent, le placement des lignes de mise à la terre doit être soigneusement considéré lors de la mise en page. Divers mélanges de fils de terre peuvent entraîner une instabilité de l'alimentation.

5. La conception de la ligne de sol devrait prêter attention aux points suivants

1. Choisissez correctement un point de mise à la terre unique. D'une manière générale, l'extrémité commune du condensateur de filtrage doit être le seul point de connexion des autres points de masse couplés alternativement à un courant important. Les points de masse des circuits d'un même étage doivent être aussi proches que possible et les condensateurs de filtrage de puissance des circuits d'un étage de courant doivent également être connectés aux points de masse de cet étage, en tenant compte principalement du fait que le courant de retour à la masse dans les différentes parties du circuit est variable, car l'impédance des lignes effectivement parcourues fait varier le potentiel de la terre dans les différentes parties du circuit et introduit des perturbations. Dans une telle alimentation à découpage, dont l'effet inductif entre le câblage et le dispositif est faible, alors que le courant circulant formé par le circuit de masse a une grande influence sur les perturbations, on adopte donc une mise à la masse peu importante, les lignes de masse de plusieurs dispositifs du circuit de commutation d'alimentation (dont les lignes de masse sont connectées à la broche de masse, et plusieurs dispositifs du circuit de courant redressé de sortie sont également connectés à la broche de masse du condensateur de filtrage correspondent, de sorte que le fonctionnement de l'alimentation est plus stable et qu'il n'est pas facile de s'auto - exciter, lorsque la mise à la masse à point unique n'est pas possible, la connexion de deux diodes ou d'une petite résistance à la masse commune peut être connectée à une feuille de cuivre dans un ensemble relatif.

2. Épaissez le fil de terre autant que possible. Si la ligne de terre est fine, le potentiel de terre peut varier avec le courant, ce qui entraîne une instabilité du niveau du signal de synchronisation et une diminution de la résistance au bruit de l'électronique. Il est donc nécessaire de s'assurer que chaque borne de masse à fort courant adopte un fil imprimé le plus court et le plus large possible et élargisse autant que possible la source d'alimentation, la largeur du fil de masse étant meilleure que celle de la source d'alimentation. Leur relation est: ligne de terre > ligne d'alimentation > ligne de signal. Si possible, la largeur du fil de terre doit être supérieure à 3 mm. Une couche de cuivre de grande surface peut également être utilisée comme fil de terre. Tous les endroits inutilisés sur la plaque d'impression sont reliés au sol comme des lignes de sol.

6. Lors du câblage global, vous devez également suivre les principes suivants

1. Direction de câblage: vue de la surface de soudage, la direction de la disposition des éléments doit être aussi cohérente que possible avec le schéma de principe et la direction de câblage doit être cohérente avec la direction de câblage du schéma de circuit. Étant donné que divers paramètres doivent souvent être testés sur la surface de soudage pendant la production, il est facile de les vérifier lors de la production, de la mise en service et de la maintenance (Remarque: sous réserve que les exigences en matière de performance du circuit, d'installation de la machine entière et de disposition des panneaux soient respectées).

2. Lors de la conception du schéma de câblage, le câblage doit faire le moins de Tours possible, la largeur de la ligne sur l'arc imprimé ne doit pas être soudaine, l'angle de la ligne doit être de ¥ 90 degrés pour rendre la ligne claire et concise.

3. Les circuits croisés ne sont pas autorisés dans les circuits imprimés. Pour les fils qui peuvent se croiser, on utilise les solutions "Drill - to" et "enroule - to". C'est - à - dire, laissez le fil d'une autre capacité résistive. L'espace à la base de la triode est "percé" ou "enroulé" à partir d'une extrémité des fils qui peuvent être croisés. Dans des cas particuliers, le circuit est très complexe. Pour simplifier la conception, des ponts de fils sont également autorisés pour résoudre le problème des circuits croisés. En raison de l'adoption d'un seul panneau, les éléments en ligne sont situés sur la face supérieure et les dispositifs de montage en surface sont situés sur la face inférieure, de sorte que les composants en ligne peuvent chevaucher les dispositifs de montage en surface lors de la disposition, mais il convient d'éviter le chevauchement des plots.

4. Les alimentations de commutation de mise à la terre d'entrée et de sortie sont DC - DC à basse tension. Pour renvoyer la tension de sortie au primaire du transformateur, les circuits des deux côtés doivent avoir une masse de référence commune. Par conséquent, après avoir posé du cuivre sur les lignes de mise à la terre des deux côtés, ils doivent être connectés ensemble pour former une mise à la terre commune.

7. Inspection de PCB

Une fois que la conception de câblage a terminé la mise en page du PCB, il est nécessaire de vérifier soigneusement si la conception de câblage est conforme aux règles établies par le concepteur et de confirmer que les règles établies sont conformes aux exigences du processus de production de la carte imprimée. En général, vérifiez si la distance entre les plots de fil et de fil et les plots de fil et de fil et les trous traversants est raisonnable et conforme aux exigences de production. Si la largeur des lignes d'alimentation et de sol est appropriée, s'il y a des endroits sur la carte où vous pouvez élargir les lignes de sol. Remarque: certaines erreurs peuvent être ignorées. Par example, une partie du contour de certains connecteurs est placée à l'extérieur du cadre de la plaque, une erreur se produisant lors du contrôle de l'espacement; De plus, chaque fois que vous modifiez le câblage et les porosités, le revêtement en cuivre doit être refait.

8. Conformément à la « liste de vérification de la carte pcb», y compris les règles de conception et la définition de couche largeur de ligne pad d'espacement pour le réglage de trou, nous devrions également nous concentrer sur la révision de la disposition de l'équipement et de la rationalité de l'alimentation réseau de câblage, câblage et blindage du réseau d'horloge à grande vitesse, le placement et la connexion des condensateurs de découplage, etc.

9. Considérations pour la conception et la sortie de fichiers photo:

1. Les couches qui nécessitent une sortie sont la couche de câblage (couche inférieure) la couche d'impression d'écran (y compris la sérigraphie supérieure et la sérigraphie inférieure) la couche de soudure par résistance (couche inférieure)

2. Lorsque vous définissez le calque du calque sérigraphié, ne sélectionnez pas le type de pièce, sélectionnez le texte de contour pour le calque supérieur (sous - jacent) et le calque sérigraphié. Linec. Lorsque vous définissez les couches de chaque couche, sélectionnez le contour de la plaque. Lorsque vous configurez un calque de sérigraphie, ne sélectionnez pas le type de pièce, mais le contour text du calque supérieur (sous - jacent) et du calque de sérigraphie. Ligne D. lorsque vous générez un fichier de perçage, utilisez les paramètres par défaut de la carte powerpcb sans apporter de modifications.