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電子設計
スイッチング電源用PCB基板の設計仕様
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スイッチング電源用PCB基板の設計仕様

スイッチング電源用PCB基板の設計仕様

2022-01-27
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Author:pcb

1. 図からの設計フロー PCB

コンポーネントパラメータを設定します。


2 .パラメータ設定:隣接する導体間の距離は、電気的安全要件を満たしなければならず、その距離は、操作および生産を容易にするためにできるだけ広くなければならない。最小間隔は少なくとも耐電圧に適している。配線密度が低い場合には、信号線の間隔を高電圧に合わせて適切に増加させることができ、大きな低レベルの信号線はできるだけ短くし、間隔を大きくする。一般的に、配線間隔は8 milとする。パッドの内側孔の縁からプリント基板の端部までの距離は1 mmより大きくなければならず、処理中にパッドの欠陥を回避することができる。パッドに接続された配線が薄い場合には、パッドと配線との接続を水滴形状とする。これは、パッドが剥離し易くなるという利点があるが、配線とパッドとの接続が容易ではない。


(3)部品配置の実施により、回路図設計が正しく、プリント配線板の設計が不適切であっても、電子機器の信頼性に悪影響を及ぼすことが判明した。例えば、プリント基板の2つの細い平行線が接近している場合、信号波形の遅延が形成され、反射ノイズが伝送ラインの端子に形成される電源のために、接地線の思慮のない考慮に起因する干渉は、製品のパフォーマンスを悪化させるでしょう。したがって、プリント基板を設計する場合、正しい方法に注意を払うべきである。

スイッチング電源

各スイッチング電源は、4つの電流回路を有する。

( 1 )パワースイッチAC回路

(2)出力整流回路

( 3 )入力信号源電流ループ

4)。出力負荷電流回路

入力回路は、入力キャパシタをおおよそのDC電流を通して充電し、フィルタコンデンサは主として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はまた、出力整流器から高周波エネルギーを蓄積し、出力負荷回路のDCエネルギーを除去するために使用される。したがって、入出力フィルタコンデンサの端子は非常に重要である。入力および出力電流回路は、それぞれフィルタコンデンサの端子からのみ電源に接続されるべきである入出力回路と電源スイッチ/整流回路との間の接続をキャパシタの端子と直接接続することができない場合、ACエネルギーは入力または出力フィルタコンデンサによって環境に放射される。整流器のパワースイッチとAC回路の交流回路は、高振幅の台形電流を含んでいる。これらの電流の高調波成分は非常に高く、その周波数はスイッチの基本周波数よりもはるかに高い。ピーク振幅は連続入出力直流電流の5倍の振幅となり,遷移時間は通常50 ns程度である。これらの2つの回路は、ほとんど電磁的な干渉を起こしやすいので、これらのAC回路は電源の他のプリント線の前に置かれなければならない。各回路パワースイッチまたは整流器インダクタまたは変圧器の3つの主要構成要素のフィルタコンデンサは、互いに隣接して配置され、それらの間の電流経路をできるだけ短くするように、素子の位置を調整する。

スイッチング電源のレイアウトを確立する最良の方法は、その電気設計に類似している。最良の設計プロセスは以下の通りである。

プレーストランス

電源の電流切替電流回路

設計出力整流電流ループ

交流電源回路に接続された制御回路

入力電流源回路と入力フィルタの設計


出力負荷回路および出力フィルタを設計するとき、回路の機能単位に従う回路の全てのコンポーネントのレイアウトは、次の原理に従うものとする

1)まず,pcbのサイズを考える。PCB回路基板の大きさが大きすぎると、プリントラインが長く、インピーダンスが高くなり、耐ノイズ性が低下し、コストも高くなる小さすぎると放熱性が悪く隣接したラインが乱れやすい。回路基板の最良の形状は長方形であり、アスペクト比は3:2または4:3である。回路基板の端部に位置する構成要素は、一般に、回路基板の縁から2 mm以上離れている。

2)装置を配置するときは、将来の溶接を考慮し、高密度ではない

3)各機能回路の中心構成要素を中心とし,その周囲のレイアウトをとる。部品は、均一なチップでなければならず、それはPCB回路基板上にコンパクトに配置され、部品間のリードおよび接続を最小化し、短縮することができる

4)高周波回路では,部品間の分配パラメータを考慮する必要がある。一般的な回路では、部品をできるだけ並列に配置する。このように、それは美しいだけでなく、アセンブルして、溶接して、大量生産するのも簡単です。

5)回路フローに応じて各機能回路ユニットの位置を整え,信号流に都合よくレイアウトを作り,できるだけ遠ざかっている。

6)レイアウトの主な原理は配線の配線速度を確保することである。装置を動かすとき、飛んでいるワイヤーの接続に注意して、一緒に接続関係で装置を置いてください。

7)スイッチング電源の放射妨害を抑えるためにループ面積をできるだけ小さくする。

スイッチング電源

(4)配線切替電源は高周波信号を含む。PCB上の任意の印刷ラインは、アンテナとして機能することができます。プリントラインの長さおよび幅は、そのインピーダンスおよび誘導リアクタンスに影響を及ぼし、したがって、周波数応答に影響を及ぼす。DC信号を通過するプリントラインであっても、隣接するプリントラインからのRF信号に結合され、回路の問題を引き起こす(または干渉信号を再度放射する)。したがって、AC電流を通過する全ての印刷ラインは、できるだけ短くて広く設計されなければならない。そして、それは印刷ラインおよび他の電源ラインに接続している全てのコンポーネントが互いに近くに置かれなければならないことを意味する。プリントラインの長さは、そのインダクタンスおよびインピーダンスに直接比例し、幅はそのインダクタンスおよびインピーダンスに反比例する。長さはプリントライン応答の波長を反映する。長さが長いほど、プリントラインが電磁波を送受信する周波数が低くなり、RFエネルギーを放射することができる。プリント基板の電流により、電源線の幅を大きくし、ループ抵抗を小さくしようとする。同時に電源コードをオフに接地線の方向は、アンチノイズ機能を強化するのに役立ちます電流の方向と一致しています。接地はスイッチング電源の4つの電流回路の最下層である。回路の共通の基準点として、それは非常に重要な役割を果たします。干渉を制御する重要な方法である。そのため、レイアウト時に接地線の配置を注意深く考慮する必要がある。種々の接地線を混合することにより電源の不安定性が生じる。


(5)接地線の設計における次の点に留意すること

1)を選択して、シングルポイント接地正しく。一般に、フィルタコンデンサの共通端は、大きな電流でAC接地に結合された他の接地点の唯一の接続点でなければならない。同じレベル回路の接地点は、できるだけ近くになければならず、電流レベル回路のパワーフィルタコンデンサは、回路の各部の接地に流れる電流が可変であることを考慮して、このレベルの接地点に接続する必要がある。実際に流れる線路のインピーダンスは、回路の各部の接地電位の変化につながり、干渉を導入する。このスイッチング電源では、素子間の配線とインダクタンスはほとんど影響を与えず、接地回路によって形成される循環電流は干渉に大きく影響するので、1点接地を採用する。パワースイッチ電流回路(いくつかのデバイスの接地線は接地ピンに接続され、出力整流器回路の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ているので、電源はより安定に動作し、自己励起することは容易ではない彼は比較的集中した銅箔に接続することができます。

2 )接地線をできるだけ厚くする。接地線が非常に薄い場合、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、電子機器の耐ノイズ性能が劣化する。従って、各高電流の接地端子は、プリント配線をできるだけ短く、かつ、電源線よりも接地線の幅ができるだけ電源を広げる必要がある。それらの関係は:接地線>パワーワイヤ>信号線。できれば、接地線の幅は3 mmより大きくなければならない。大面積銅層は、接地線として使用することもできる。プリント基板上のすべての未使用の場所は接地線としてグラウンドと接続されている。


グローバル配線を行う場合、次の原則に従う必要がある

1)配線方向:溶接面から、構成要素の配置方向は可能な限り概略図と一致し、配線方向は回路図の配線方向と一致する。製造工程において溶接面で種々のパラメータを検査する必要があるため,生産検査,コミッショニング,保守点検に便利である。

2 )配線図を設計する場合、配線は可能な限り少ないターンでなければならず、印刷されたアークの線幅は突然ではなく、線の角は90度である。

3)プリント回路にはクロス回路がない。交差する可能性のある行については、“ドリル”の“周り”の2つのソリューションを使用します。すなわち、別の抵抗キャパシタンスからリード線を入れる。トライオードの足の隙間は、交差する可能性があるリードの一端から「ドリル」または「巻き取られる」。特殊な状況下では、回路は非常に複雑である。設計を簡素化するために、ワイヤブリッジの問題を解決することができる。単一のパネルが採用されるので、インラインコンポーネントは上面に位置し、表面実装デバイスは底面に位置し、インラインコンポーネントはレイアウト中に表面実装デバイスと重なることができるが、パッドオーバーラップを避けるべきである。

4)入力接地及び出力グラウンドはスイッチング電源である。変圧器の一次側に出力電圧をフィードバックするために、両側の回路は共通の基準グラウンドを有するべきである。したがって、両側の接地線の上に銅を敷設した後に、それらは共通のグラウンドを形成するために一緒に接続されなければならない


PCB検査

After the wiring design is completed PCB レイアウト, 配線設計が設計者によって定式化された規則に合致するかどうかを注意深くチェックする必要がある, また、規則がプリント基板製造工程の要件を満たすかどうか確認する. 一般に, ワイヤおよびワイヤのワイヤおよびコンポーネントパッド線をチェックし、スルーホールパッドおよびスルーホールを通して、スルーホール間の距離が妥当で、製造要件を満たすかどうか. 電力線と接地線の幅が適切かどうか, そして、どんな場所が 回路基板 接地線を広げることができるところ. 注意:エラーは無視できます. 例えば, 若干のコネクタのアウトラインの一部は、ボード・フレームの外に置かれる, を返します。加えて, 銅クラッドは、配線及びビアが変更される度に再び行われる.


Via設定のための設計ルールとレイヤ定義線幅間隔パッドを含む「PCB基板チェックリスト」に従って再配線を行うことにより、デバイスのレイアウトの合理性と接地線網のルーティング、高速クロックネットワークのルーティングおよびシールド、デカップリングコンデンサの配置および接続などの再検査に焦点を当てるべきである。


フォトファイルの設計と出力のための注意事項

1)出力する必要のある層は、ソルダーレジスト層(底層)のドリル層(底層)を含む配線層(底層)スクリーン印刷層であり、また、ドリルファイル(NCドリル)を生成する

2 )シルクスクリーン層のレイヤーを設定するときは、パーツタイプを選択しないでください、トップ層(底層)とシルクスクリーン層のテキストのアウトラインを選択します。ライテック各レイヤーのレイヤーを設定するときは、ボードのアウトラインを選択します。シルクスクリーン層のレイヤーを設定する場合は、部品の種類を選択しないで、トップ層(底層)とシルクスクリーン層のテキストのアウトラインを選択します。ラインファイルを生成するときには、ドリルファイルを生成するときは、任意の変更を行うことなく、PowerPCBボードのデフォルト設定を使用します。