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電子設計

電子設計 - スイッチング電源PCB基板設計仕様

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電子設計 - スイッチング電源PCB基板設計仕様

スイッチング電源PCB基板設計仕様

2022-01-27
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Author:pcb

1.原理図からPCBへの設計フロー

構成部品パラメータの作成->回路網テーブルの入力->設計パラメータ設定->手動レイアウト->手動ルーティング->設計の検証->レビュー->カム出力。


2.パラメータ設定:隣接するワイヤ間の距離は電気安全の要求を満たす必要があり、操作と生産を容易にするためにできるだけ広い距離でなければならない。最小間隔は、少なくとも耐圧に適している必要があります。配線密度が低い場合は、高電圧を満たすために信号線の間隔を適切に増やすことができます。低レベル差が大きい信号線はできるだけ短くし、間隔を増やす必要があります。配線間隔は一般的に8 milに設定されています。パッド内の穴の縁からプリント基板の縁までの距離は1 mm以上でなければならない。これにより、加工中にパッドに欠陥が発生することを回避することができる。パッドに接続されている配線が薄い場合は、パッドと配線との接続は水滴形に設計されている必要があります。これには、パッドがはがれにくいが、配線やパッドが切れにくいという利点がある。


3.デバイスレイアウトの実践により、回路原理図の設計が正しく、プリント基板の設計が不適切であっても、電子機器の信頼性に不利な影響を与えることが証明された。例えば、プリント基板の2本の細い平行線が互いに近づくと、信号波形の遅延が形成され、伝送路の端子に反射ノイズが形成され、


4.電源のため

アース線への配慮が不十分なために発生する干渉は製品の性能を低下させる。したがって、プリント基板を設計する際には、正しい方法に注意する必要があります。

スイッチング電源

各スイッチング電源には4つの電流回路があります。

1.電源スイッチ交流回路

2.出力整流器交流回路

3.入力信号源電流回路

4.出力負荷電流回路


入力回路は近似直流電流を通じて入力コンデンサを充電し、フィルタコンデンサは主に広帯域エネルギー貯蔵の役割を果たす、同様に、出力フィルタコンデンサも、出力整流器からの高周波エネルギーを記憶し、出力負荷回路の直流エネルギーを除去するために使用される。そのため、入出力フィルタコンデンサの端子は非常に重要である。


入力電流回路と出力電流回路はそれぞれフィルタコンデンサの端子から電源に接続しなければならない。入出力回路と電源スイッチ/整流器回路との接続がキャパシタの端子に直接接続できない場合、交流エネルギーは入出力フィルタキャパシタまたは出力フィルタキャパシタを介して環境に放射されます。


電源スイッチの交流回路と整流器の交流回路は高振幅台形電流を含む。これらの電流中の高調波成分は非常に高く、それらの周波数はスイッチの基本周波数よりはるかに高い。ピーク振幅は連続入出力直流電流振幅の5倍に達することができ、遷移時間は通常約50 nsである。


これら2つの回路は最も電磁干渉を受けやすいため、これらの交流回路は電源中の他のプリント配線の前に敷設しなければならない。各回路の3つの主要部品のフィルタコンデンサ電源スイッチまたは整流器インダクタまたはトランスは隣接して配置され、できるだけ短い電流経路になるように素子の位置を調整しなければならない。


スイッチング電源のレイアウトを確立する最善の方法は、電気設計と似ています。最適な設計プロセスは次のとおりです。

*変圧器の配置

*電源スイッチ電流回路の設計

*出力整流器電流回路の設計

*制御回路は交流電源回路に接続されている

*入力電流源回路と入力フィルタの設計


出力負荷回路と出力フィルタを設計する場合、回路の機能ユニットに応じて、回路のすべてのコンポーネントのレイアウトは以下の原則に合致しなければならない。

1)まず、PCBのサイズを考える。PCB回路基板のサイズが大きすぎると、プリント配線が長くなり、インピーダンスが増加し、ノイズ抵抗能力が低下し、コストも増加する。それが小さすぎて放熱が悪く、隣接する線路が邪魔されやすい。回路基板の最適な形状は矩形で、アスペクト比は3:2または4:3です。回路基板の縁部に位置する部品は、一般的に回路基板の縁部から2 mm以上離れています。

2)設備を置く時、将来の溶接を考慮し、あまり密集しない

3)各機能回路のコア部品を中心として、その周囲に配置する。部品は均一に整然としているべきである。PCB回路基板上にコンパクトに配置し、部品間のリード線と接続を最大限に減らし、短縮し、デカップリング容量はできるだけ部品のVCCに近づけるべきである

4)高周波で動作する回路については、素子間の分布パラメータを考慮しなければならない。一般的な回路では、部品はできるだけ平行に配置しなければならない。これにより、美しいだけでなく、組み立てや溶接が容易になり、量産が容易になります。

5)回路フローに基づいて各機能回路ユニットの位置を配置し、レイアウトを信号フローに便利にし、できるだけ信号を同じ方向に維持する。

6)レイアウトの最も重要な原則は配線の引き廻し率を確保することである。設備を移動する時、飛線の接続に注意し、接続関係のある設備を一緒に置く。

7)回路面積をできるだけ小さくし、スイッチング電源の放射干渉を抑制する

スイッチング電源

配線スイッチ電源は高周波信号を含む。

PCB上のどのプリント配線もアンテナとして機能することができる。

プリント配線の長さと幅は、インピーダンスとリアクタンスに影響を与え、周波数応答に影響を与えます。DC信号を通過するプリント配線であっても、隣接するプリント配線からのRF信号に結合され、回路問題(さらには干渉信号を再放射する)を引き起こす。したがって、交流電流を通過するすべての印刷ラインは、印刷ラインと他の電力ラインに接続されているすべてのコンポーネントが互いに接近しなければならないことを意味する、できるだけ短く広く設計されている必要があります。プリント配線の長さはインダクタンスとインピーダンスに比例し、幅はインダクタンスと抵抗に反比例する。この長さは、印刷回線応答の波長を反映している。長さが長いほど、プリント配線が電磁波を送受信する周波数が低くなり、より多くの無線周波数エネルギーを放射することができる。プリント配線板の電流に応じて、できるだけ電源線の幅を増やし、回路抵抗を下げる。同時に電源線のアース線を閉じる方向は電流の方向と一致し、ノイズ耐性を高めるのに役立ちます。接地はスイッチング電源の4つの電流回路の底部分岐である。回路の共通参照点として非常に重要な役割を果たしています。干渉を制御するための重要な方法です。そのため、レイアウト時に接地線の配置をよく考慮する必要があります。さまざまな接地線の混在により、電源が不安定になります。


アース線設計では、次の点に注意する必要があります。

1.単一点接地を正しく選択します。一般的に、フィルタコンデンサの共通端は、他の接地点と大電流が交流結合する唯一の接続点でなければならない。同一レベルの回路の接地点はできるだけ近くにあるべきで、電流レベルの回路の電力フィルタコンデンサもこのレベルの接地点に接続するべきで、主に回路の各部が地に還流する電流が可変であることを考慮して、実際に流れる回路のインピーダンスは回路の各部の地電位を変化させて妨害を導入することができるためです。このようなスイッチング電源では、配線とデバイス間のインダクタンスの影響は小さいが、接地回路によって形成される循環電流は干渉に与える影響が大きいため、1点接地を採用し、電源スイッチング電流回路(中のいくつかのデバイスの接地線は接地ピンに接続され、整流電流回路を出力するいくつかのデバイスの接地線も対応するフィルタコンデンサの接地ピンに接続され、これにより電源動作がより安定し、自励しにくい。1点接地が実現できない場合、共通接地に2つのダイオードまたは1つの小さな抵抗を接続し、1つの相対集合中の銅箔に接続することができる。

2.接地線をできるだけ厚くする。接地線が細いと、電流の変化に伴って接地電位が変化し、タイミング信号レベルが不安定になり、電子機器のノイズ耐性が低下する。そのため、大電流の接地端子ごとにできるだけ短くて広いプリント配線を採用し、できるだけ電源を広くする必要がある。接地線の幅は電源の幅よりも良い。その関係は、アース>電源ケーブル>信号線です。可能であれば、接地線の幅は3 mmより大きくしてください。大面積の銅層は接地線としても使用できる。プリントボードの未使用箇所はすべてアース線としてアースに接続されています。


グローバルルーティングを行う場合は、次の原則にも従う必要があります。

1.配線方向:溶接表面から見て、素子の配列方向はできるだけ原理図と一致し、配線方向は回路図の配線方向と一致しなければならない。生産過程では通常、溶接表面で各種パラメータをテストする必要があるため、生産、調整、メンテナンス時の検査を容易にする(注:回路性能、機械全体の取り付け、パネル配置の要求を満たす前提で)。

2.配線図を設計する際には、配線はできるだけターン数を少なくしなければならず、印刷アーク上の線幅は突然ではなく、線角は網¥90度にして、配線を簡潔にしなければならない。

3.印刷回路では交差回路は許可されていません。交差する可能性のある線の場合は、「ドリル」と「巻き取り」の2つのソリューションを使用します。つまり、リード線を別の抵抗容量から接続します。三極管の底部の隙間は、交差する可能性のある導線の端から「ドリル」または「巻き」されている。特殊な場合、回路は非常に複雑です。設計を簡略化するために、ワイヤブリッジを使用して交差回路の問題を解決することもできます。単一パネルを採用しているため、直列素子は上面に位置し、表面実装装置は底面に位置しているため、レイアウト時には、直列アセンブリは表面実装装置と重複することができるが、パッドの重複は避けるべきである。

4.入力接地および出力接地スイッチ電源は低圧DC-DCである。出力電圧をトランスの一次にフィードバックするためには、両側の回路に共通の基準接地が必要です。そのため、両側の接地線に銅を敷設した後、それらを連結して共通の接地を形成すべきである


PCB検査

配線設計がPCBレイアウトを完成した後、配線設計がデザイナーが制定した規則に合っているかどうかをよくチェックし、制定した規則がプリント基板の生産技術の要求に合っているかどうかを確認する必要がある。一般に、ワイヤとワイヤワイヤワイヤと素子パッド線とスルーホール素子パッドとスルーホールスルーホールの間の距離が合理的であるかどうか、生産要求に合っているかどうかを検査する。


電源線とアース線の幅が適切かどうか、回路基板にアース線を広げることができる場所があるかどうか。注意:無視できるエラーがあります。例えば、コネクタの輪郭の一部がプレートフレームの外に配置されている場合、間隔をチェックする際にエラーが発生します。また、配線やビアを修正するたびに、銅クラッドを再度行う必要があります。


「PCBボードチェックシート」に基づいてレビューを行い、設計規則と層定義線幅スペーサの穿孔設置に対して、私たちはまた重点的に設備配置と電源の合理的なアースネットワークの配線、高速クロックネットワークの配線と遮蔽、デカップリングコンデンサの配置と接続などをレビューしなければならない。


写真ファイルの設計と出力に関する考慮事項:

1.出力が必要な層は配線層(下地)スクリーン印刷層(上部スクリーン印刷と下部スクリーン印刷を含む)ソルダーレジスト層(下地層)

2.シルクスクリーンレイヤーのレイヤーを設定する場合は、部品タイプを選択せずに、最上位(最下位)とシルクスクリーンレイヤーの輪郭テキストを選択します。Linec。レイヤーごとにレイヤーを設定する場合は、ボードの輪郭を選択します。シルクスクリーンレイヤーを設定するときは、部品タイプではなく、最上位(下層)とシルクスクリーンレイヤーの輪郭Textを選択します。線d.ドリルファイルを生成する場合は、powerpcbボードのデフォルト設定を使用して変更はありません。