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Abilità di progettazione della scheda PCB e specifiche di sicurezza elettrica
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Abilità di progettazione della scheda PCB e specifiche di sicurezza elettrica

2022-02-10
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Author:pcb

In qualsiasi progetto di alimentazione di commutazione, la progettazione fisica del Scheda PCB è un collegamento. Se il metodo di progettazione non è appropriato, il Scheda PCB può irradiare troppa interferenza elettromagnetica, causare il funzionamento instabile dell'alimentazione elettrica. Occorre prestare attenzione ai seguenti punti in ogni fase.

1. Processo di progettazione dal diagramma schematico a Scheda PCB
Stabilire i parametri dei componenti - "input principal netlist -" impostazioni dei parametri di progettazione - "layout manuale -" cablaggio manuale - "verifica progettazione -" recensione - "CAM output.

Scheda PCB

2. Parameter setting
The spaziatura between adjacent wires must meet electrical safety requirements, e per facilità di funzionamento e produzione, la spaziatura deve essere il più ampia possibile. La distanza dovrebbe essere almeno adatta per la tensione di resistenza. Quando la densità del cablaggio è bassa, la spaziatura delle linee di segnale può essere opportunamente aumentata. La spaziatura della traccia è impostata su 8mil. La distanza dal bordo del foro interno del pad al bordo della scheda stampata dovrebbe essere maggiore di 1mm, in modo da evitare il difetto del pad durante la lavorazione. Quando le tracce collegate ai pad sono sottili, il collegamento tra i cuscinetti e le tracce dovrebbe essere progettato in una forma di goccia d'acqua. Il vantaggio di questo è che i pad non sono facili da sbucciare, ma le tracce e le pastiglie non sono facilmente scollegate.

3. Component layout
Practice has proved that even if the circuit schematic design is correct, la progettazione impropria del circuito stampato influenzerà negativamente l'affidabilità delle apparecchiature elettroniche. Per esempio, se le due sottili linee parallele della scheda stampata sono molto vicine, la forma d'onda del segnale sarà ritardata, e il rumore di riflessione sarà formato alla fine della linea di trasmissione; l'interferenza causata dalla considerazione sconsiderata dell'alimentazione elettrica e della linea di terra causerà il guasto del prodotto. Le prestazioni sono degradate, Quindi si dovrebbe fare attenzione ad utilizzare il metodo corretto durante la progettazione del circuito stampato. Each switching alimentazione elettrica 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, e il condensatore filtrante agisce principalmente come stoccaggio di energia a banda larga; analogamente, Il condensatore del filtro in uscita è anche utilizzato per memorizzare l'energia ad alta frequenza dal raddrizzatore in uscita, eliminando l'energia DC del ciclo di carico in uscita. Pertanto, I terminali dei condensatori del filtro di ingresso e uscita sono molto importanti, e i circuiti di corrente in ingresso e in uscita devono essere collegati all'alimentazione elettrica solo dai terminali dei condensatori filtranti rispettivamente; se il collegamento tra l'ingresso/loop di uscita e interruttore di alimentazione/I terminali sono collegati direttamente, e l'energia CA sarà irradiata nell'ambiente dai condensatori del filtro in ingresso o in uscita. Il ciclo AC dell'interruttore di alimentazione e il ciclo AC del raddrizzatore contengono correnti trapezoidali ad alta ampiezza. Queste correnti hanno un elevato contenuto armonico, e le loro frequenze sono molto più grandi della frequenza fondamentale di commutazione. L'ampiezza di picco può essere alta fino a 5 volte l'ampiezza dell'ingresso continuo/corrente continua in uscita. Il tempo di transizione è solitamente di circa 50ns. Questi due cicli sono soggetti a interferenze elettromagnetiche, Quindi questi circuiti CA devono essere disposti prima che altre tracce nell'alimentazione elettrica siano instradate. I tre componenti principali di ogni ciclo, condensatori filtranti, interruttori di alimentazione o raddrizzatori, induttori o trasformatori, dovrebbero essere in fase tra loro. Posizionarli l'uno accanto all'altro e posizionare i componenti in modo che i percorsi correnti tra di loro siano il più brevi possibile.

Il metodo per stabilire un layout di alimentazione di commutazione è simile alla sua progettazione elettrica. The design flow is as follows:
1ï¼ Place the transformer
2ï¼ Design the power switch current loop
3ï¼ Design the output rectifier current loop
4ï¼ 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, durante la posa di tutti i componenti del circuito, the following principles should be followed:
(a) First, considerare la dimensione del Scheda PCB. Quando la dimensione del Scheda PCB è troppo grande, le righe stampate saranno lunghe, l'impedenza aumenterà, la capacità anti-rumore diminuirà, e il costo aumenterà; se la dimensione è troppo piccola, la dissipazione del calore sarà scarsa, e le linee adiacenti saranno facilmente interferite. La forma del circuito stampato è rettangolare, e il rapporto di aspetto è 3:2 o 4:3. I componenti situati sul bordo del circuito stampato sono generalmente non meno di 2mm dal bordo del circuito stampato.
(b) When placing the device, considerare la successiva saldatura, non troppo denso.
(c) Take the component of each functional circuit as the center and make a layout around it. I componenti devono essere uniformemente, ordinatamente e compattamente disposti sul Scheda PCB, ridurre al minimo e accorciare i cavi e le connessioni tra i componenti, e posizionare il condensatore di disaccoppiamento il più vicino possibile al VCC del dispositivo.
(d) For circuits that work at high frequencies, i parametri di distribuzione tra i componenti devono essere considerati. In generale circuiti, i componenti devono essere disposti il più possibile in parallelo. In questo modo, non è solo bello, ma anche facile da installare e saldare, e facile da produrre in serie.
(e) Arrange the position of each functional circuit unit according to the circuit flow, in modo che il layout sia conveniente per la circolazione del segnale, e la direzione del segnale è mantenuta il più coerente possibile.
(f) The first principle of layout is to ensure the routing rate of wiring, prestare attenzione al collegamento dei fili volanti quando si muovono i dispositivi, e mettere insieme dispositivi con una relazione di connessione.
(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, e qualsiasi cavo stampato sul PCB può fungere da antenna. La lunghezza e la larghezza del filo stampato influenzeranno la sua impedenza e induttanza, influenzando così la risposta in frequenza. Even traces passing through DC signals can couple to RF signals from adjacent traces and cause circuit problems (or even radiate interfering signals again). Pertanto, tutte le tracce che trasportano corrente CA devono essere progettate per essere il più breve e largo possibile, il che significa che tutti i componenti collegati alle tracce e ad altre linee elettriche devono essere posizionati vicini tra loro. La lunghezza della traccia è proporzionale all'induttanza e all'impedenza che mostra, mentre la larghezza è inversamente proporzionale all'induttanza e all'impedenza della traccia. La lunghezza riflette la lunghezza d'onda a cui la traccia risponde. Più lunga è la lunghezza, minore è la frequenza alla quale la traccia può inviare e ricevere onde elettromagnetiche, e più energia RF può irradiare. Secondo la dimensione della corrente del circuito stampato, cercare di aumentare la larghezza della linea elettrica per ridurre la resistenza del ciclo. Allo stesso tempo, rendere la direzione della linea elettrica e della linea di terra coerente con la direzione della corrente, che contribuirà a migliorare la capacità anti-rumore. La messa a terra è il ramo inferiore dei quattro cicli di corrente dell'alimentazione di commutazione. Svolge un ruolo importante come punto di riferimento comune del circuito, ed è un metodo importante per controllare le interferenze. Pertanto, il posizionamento del filo di terra dovrebbe essere attentamente considerato nel layout. Miscelare vari motivi causerà un funzionamento instabile dell'alimentazione elettrica.

The following points should be paid attention to in the ground wire design:
4.1 Selezionare correttamente la messa a terra a punto singolo Solitamente, Il terminale comune del condensatore del filtro dovrebbe essere il punto di connessione di altri punti di messa a terra accoppiati alla terra CA con alta corrente, il punto di messa a terra dello stesso circuito dovrebbe essere il più vicino possibile, e il condensatore del filtro dell'alimentazione elettrica di questo circuito di stadio dovrebbe anche essere collegato. A questo livello di punto di messa a terra, la considerazione principale è che la corrente che ritorna a terra da ogni parte del circuito è cambiata, e l'impedenza della linea corrente effettiva causerà il potenziale di terra di ogni parte del circuito per cambiare e introdurre interferenze. In questo alimentatore di commutazione, Il suo cablaggio e l'induttanza tra i dispositivi hanno poca influenza, e la corrente circolante formata dal circuito di messa a terra ha una maggiore influenza sull'interferenza, così un unico punto di messa a terra è adottato, che è, the ground wires of the power switch current loop (the ground wires of several devices in Connected to the ground pin, I fili di terra di diversi dispositivi che escono dal circuito corrente del raddrizzatore sono anche collegati ai perni di terra dei corrispondenti condensatori filtranti, in modo che l'alimentatore funzioni più stabilmente e non sia facile da auto-eccitare. Quando un singolo punto non può essere raggiunto, Collegare due diodi o una piccola resistenza sul posto. Infatti, può essere collegato ad un pezzo relativamente concentrato di foglio di rame.
4.2 Rendere il filo di messa a terra il più spesso possibile. Se il filo di messa a terra è molto sottile, Il potenziale di messa a terra cambierà con il cambiamento della corrente, che renderà instabile il livello del segnale di temporizzazione dell'apparecchiatura elettronica e le prestazioni anti-rumore deteriorano. Utilizzare il filo stampato corto e largo il più possibile, e cercare di allargare la larghezza dei cavi di alimentazione e di massa. Il cavo di massa è più largo del cavo di alimentazione. Their relationship is: ground wire > power wire > signal wire. Se possibile, La larghezza del filo di terra dovrebbe essere Se è più grande di 3mm, una grande area di strato di rame può anche essere utilizzata come filo di terra, e i posti inutilizzati sulla scheda stampata sono collegati al terreno come filo di terra. Quando si esegue il routing globale, i seguenti principi devono essere rispettati. Refer to the diagram:
(1) Direzione del cablaggio: Dalla superficie di saldatura, la disposizione dei componenti deve essere il più possibile coerente con lo schema schematico, e la direzione del cablaggio dovrebbe essere coerente con la direzione del cablaggio del diagramma del circuito, perché vari parametri vengono solitamente testati sulla superficie di saldatura durante il processo di produzione. Pertanto, è conveniente per l'ispezione, 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, la disposizione dei componenti deve essere il più possibile coerente con lo schema schematico, e la direzione del cablaggio dovrebbe essere coerente con la direzione del cablaggio del diagramma del circuito. Poiché vari parametri sono solitamente rilevati sulla superficie di saldatura durante il processo di produzione, questo è fatto. È conveniente per l'ispezione, 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, il cablaggio dovrebbe essere girato il meno possibile, la larghezza della linea sull'arco di stampa non dovrebbe essere cambiata improvvisamente, L'angolo del filo dovrebbe essere ¥90 gradi, e le linee dovrebbero essere semplici e chiare.
(3) Cross circuits are not allowed in the printed circuit. Per linee che possono attraversare, È possibile utilizzare due metodi di "perforazione" e "avvolgimento". Questo è, lasciare che un cavo "trapani" attraverso lo spazio sotto altre resistenze, condensatori, e perni triodi, o "avvolgere" da un'estremità di un piombo che può attraversare. In casi particolari, il circuito è molto complicato, ed è anche consentito semplificare il disegno. Utilizzare i saltatori del cavo per risolvere i problemi di cross-circuit. Grazie al pannello singolo, i componenti in linea sono situati sulla superficie superiore, e i dispositivi di montaggio superficiale sono situati sulla superficie inferiore, in modo che i dispositivi in linea possano sovrapporsi ai dispositivi di montaggio superficiale durante il layout, ma la sovrapposizione dei cuscinetti dovrebbe essere evitata.
4.3 La terra di ingresso e la terra di uscita sono DC-DC a bassa tensione nell'alimentazione elettrica locale di commutazione. Se la tensione di uscita deve essere riportata al primario del trasformatore, i circuiti su entrambi i lati dovrebbero avere un terreno di riferimento comune. collegati tra loro per formare un terreno comune.

5. Inspection
After the wiring design is completed, è necessario verificare attentamente se il design del cablaggio è conforme alle regole fatte dal progettista, e allo stesso tempo, è necessario confermare se le norme adottate soddisfano i requisiti del processo di produzione del cartone stampato. Generalmente, controlla le linee e le linee, linee e pastiglie di componenti, Linee Indica se la distanza tra il foro passante, il cuscinetto del componente e il foro passante, e il foro passante e il foro passante è ragionevole, e se soddisfa i requisiti di produzione. Se la larghezza della linea elettrica e della linea di terra è appropriata, e se c'è un posto nel PCB che può allargare la linea di terra. Nota: Alcuni errori possono essere ignorati. Per esempio, Parte dello Outline di alcuni connettori è posizionata al di fuori del telaio della scheda, e si verificheranno errori durante il controllo della spaziatura; in più, dopo ogni modifica delle tracce e dei vias, il rame deve essere rivestito nuovamente. Secondo il "Scheda PCB checklist", il contenuto include regole di progettazione, definizione del livello, larghezza della linea, spacing, pastiglie, e tramite impostazioni. È inoltre necessario rivedere la razionalità del layout del dispositivo, power supply, cablaggio della rete di terra, e orologi ad alta velocità. Routing e schermatura della rete, posizionamento e collegamento dei condensatori di disaccoppiamento, ecc.

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. Quando si imposta il livello dello schermo seta, non selezionare il tipo di parte, select the top layer (bottom layer) and Outline, Testo, Linea dello strato serigrafico.
c. Quando si imposta il livello di ogni livello, select Board Outline. Quando si imposta il livello dello schermo seta, non selezionare il tipo di parte, ma seleziona Outline, Testo, and Line of the top layer (bottom layer) and silk screen layer.
d. Quando si genera il file di esercitazione, utilizzare le impostazioni predefinite del PowerScheda PCBe non apportare modifiche.