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PCB基板設計ポイントとスイッチング電源の電気的要求の説明
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PCB基板設計ポイントとスイッチング電源の電気的要求の説明

PCB基板設計ポイントとスイッチング電源の電気的要求の説明

2022-03-17
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Author:pcb

任意のスイッチング電源設計で, の物理的なデザイン PCBボード がリンク. デザイン方法が不適切であるならば, PCBは、電磁干渉が多すぎます, 不安定な電源供給の結果. 各ステップに注目すべき点の分析を以下に示す。


回路図からPCBへの設計プロセス

コンポーネントパラメータを設定します。

PCBボード

パラメータ設定

隣接するワイヤ間の間隔は、電気的安全性の要件を満たさなければならず、操作および製造の便宜のために、間隔はできるだけ広くなければならない。間隔は少なくとも電圧に適しているべきである。配線密度が低い場合には、信号線間隔を適切に増加させることができる。高レベル及び低レベルの視差を有する信号線については、間隔はできるだけ短くし、間隔を大きくする必要がある。パッドの内側孔の端部とプリント基板の縁部との間の距離は、加工中にパッドの欠陥を避けるために1 mmより大きくなければならない。パッドと接続されるワイヤが比較的薄いときに、パッドおよびワイヤ間の接続は液滴形状に設計される。利点は、パッドが剥離するのは簡単ではないが、ワイヤとパッドを切断することは容易ではない。


3. コンポーネントレイアウト

回路設計が正しく,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を実証した。例えば、プリント基板の2つの細い平行線が近接している場合、信号波形の遅延が生じ、伝送線路の端部で反射ノイズが生じる。電源及び接地線による干渉は、製品の性能を低下させる。従って、プリント基板を設計する際には、正しい方法に留意する必要がある。各スイッチング電源は4つの電流ループを有する

1)電源スイッチの交流回路

2)出力整流acループ

3)入力信号源電流ループ

4) output load current loop The input loop charges the input capacitor through an approximate ディーC current, そして、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演じます;同様に, 出力フィルタ・コンデンサは、出力負荷ループからDCエネルギーを除去している間、出力整流器から高周波エネルギーを記憶するために用いる. したがって, 入出力フィルタコンデンサの配線端子は非常に重要である. 入出力電流ループは、フィルタキャパシタの配線端子からのみ電源に接続されるべきである. 入力の間の接続/出力回路及び電源スイッチ/整流回路はコンデンサの端子に直接接続できない, ACエネルギーは、入力または出力フィルタコンデンサを通過し、環境に放射される. 電源スイッチ及び整流器のAC回路は、高振幅の台形電流を含む, スイッチの基本周波数より高い高調波成分と周波数を持つ. ピーク振幅は連続入力の5倍まで/直流出力. 遷移時間は通常50 ns程度である. 電磁干渉に影響される2つのループ, したがって、これらのAC回路の前に、電源の他の印刷配線を布にしなければならない, フィルタキャパシタの各ループ3つの主な構成要素, 電源スイッチまたは整流器, インダクタまたは変圧器は、互いに隣接して配置される, 要素位置の間の現在のパスを調整し、できるだけ短くします. スイッチング電源装置の設置方法は電気設計と同様である, and the design process is as follows:

1) Place the transformer

2) Design the power switch current loop

3) Design the output rectifier current loop

4) 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 units of the circuit, the layout of all the components of the circuit should comply with the following principles:

1) The PCB size should be considered first. PCBサイズが大きすぎるとき, 印刷ラインが長い, インピーダンスが増加する, 反雑音能力は減少する, コスト上昇. あまりにも小さな放熱は良くない, 隣接する線は干渉を受けやすい. 回路基板は、長さ比が3 : 2または4 : 3の長方形である, そして、回路基板の縁部に位置する部品は、回路基板12の縁部から2 mm以下である.

2) place the device to consider the future welding, あまり濃くない.

3) To the components of each functional circuit as the center, レイアウトを行うにあたり. コンポーネントは均等にする必要があります, きれいにPCBに配置される, コンポーネント間のリードと接続の最小化と短縮, そして、デカップリング容量は、可能な限りデバイスのVccに近くなければならない.

4) For circuits working at high frequencies, コンポーネント間の分散パラメータを考慮する必要があります. 一般回路, コンポーネントをできるだけ並列に配置する必要があります. このように, 美しいだけでなく, 簡単に溶接をインストールする, 大量生産.

5)回路プロセスに従って各機能回路ユニットの位置を調整し、信号フローに対してレイアウトが便利であり、できるだけ同じ方向に保つ。

6)レイアウトの第1の原理は,配線の分配率を確保し,移動するときに浮上線の接続に注意を払い,接続された装置を接続することである。

7) reduce the loop area as far as possible to suppress the radiation interference of switching power supply.


配線

スイッチング電源は高周波信号を含み、PCB上の任意のプリントラインはアンテナとして動作することができる。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放射する)。したがって、AC電流を通って走るすべての印刷ラインは、できるだけ短くて広いように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される全てのコンポーネントが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、幅はプリントライン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、印刷ラインの応答の波長を反映する。長さが長いほど、プリントラインの周波数が低いほど、電磁波を送受信することができ、よりRFエネルギーを放射することができる。プリント基板電流の大きさに応じて、電力線の幅を広げることができる限り、ループの抵抗を低減する。同時に、電源ライン、接地線と現在の方向を一貫して、アンチノイズ能力を高めることができます。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り,回路の共通基準点として重要な役割を果たし,干渉を制御する重要な方法である。したがって、レイアウトの接地ケーブルを慎重に考慮する。接地ケーブルを混ぜることは不安定な電源を引き起こすかもしれません。


地上ケーブルの設計には以下の点が注目される。

1) Correct selection of single point grounding in general, フィルタキャパシタンス公共側は、相互作用の大電流の接合部に結合された他のグラウンドでなければならない, 地面は回路と近接しなければならない, そして、対応する回路電力フィルタリングキャパシタンスは、レベルグランド40上においても可能である, 主に現在の部分を地面に考えて、回路は変化しています, 回路の実際のインピーダンスが回路の各部の接地電位の変化につながるので、干渉が導入される. このスイッチ電源, そのインダクタンスは、配線と装置のより小さな影響, また,接地回路は干渉の循環の形成に大きく影響した, したがって、1ポイントの接地を使用する, the power switch current loop (in the ground of several devices are connected to the ground on his feet, いくつかのデバイスの出力整流器電流ループのグラウンドも、彼の足に接地された対応するフィルタキャパシタンスを受信した, このように, 電源は安定して動作し、自励には容易ではない. 一点できない, 2つのダイオードまたは小さな抵抗の合計で, 事実上, 銅箔のより集中した部分に接続することができます.

2) The bold grounding line as far as possible If the ground wire is very thin, 電流の接地電位変化, 電子機器のタイミング信号レベル不安定性, アンチノイズパフォーマンス悪い, だから、すべての大きな電流の最後の最後には、できるだけ短く、広い印刷ラインを使用してください, 電源を広げるようにしてください, 接地線幅, 地面は電源コードより広い, their relationship is: Ground wire > power line > signal wire, できれば, 接地線の幅は3 mmよりも大きくなければならない, また、接地線用の銅層の広い領域として使用することができます, 印刷盤上, 接地線として地面に接続するために使用されない. グローバル配線用, the following principles should also be followed:

1) wiring direction: from the welding surface, 回路図に合致した構成要素の配置, 配線方向と回路図配線方向, 製造工程は、通常、様々なパラメータ検出の溶接面にある必要があるので, だから、検査の生産には簡単です, debugging and maintenance (note: Refers to meet the circuit performance and machine installation and panel layout requirements under the premise.

2) When designing the wiring diagram, その線はできるだけ小さくしなければならない, 印刷アークの線幅は変わらない, ワイヤコーナーは90度以上でなければならない, そして、線を単純で明確にするよう努めます.

3)プリント回路にクロス回路を設けることは許されず,回線が交差することがあり,「ドリル」,「周辺」に2つの方法を用いることができる。すなわち、他の抵抗器、コンデンサ、ギャップの麓の「ドリル」のリード線をリードするか、またはリードの交差点から「リード」することができる。単一のパネルが使用されるので、インラインコンポーネントは上面に配置され、表面実装デバイスは底面に位置するので、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、パッドを避けるべきである。低電圧DC - DC用の入出力スイッチング電源は、一次変圧器に電圧フィードバックを出力するために、両側の回路は、銅を敷設した後に接地線の両側に共通の参照を有するべきであるが、共通の接地を形成するために接続されている


5 .チェック

配線設計が完了すると、設計者が配線設計を慎重にチェックする必要があり、規則に沿って慎重に判断する必要があります。同時に、PCB製造プロセスの需要、一般的な検査線、線、要素のボンディングパッド、線、通信孔、素子ボンディングパッド、および通信孔の有無を確認する必要があります。スルーホールとスルーホール間の距離は、生産要件を満たすかどうかを合理的です。電源コードと接地線の幅が適切であるか、PCBに接地線が広がるかどうか。注意:いくつかのエラーを無視することができます。例えば、いくつかのコネクタのアウトラインの一部がボードフレームの外側に配置されるので、間隔をチェックするのは間違っていますまた、配線及びホールの変更後は銅で再被覆しなければならない。設計ルール、層定義、線幅、間隔、パッド、ホール設定を含む「PCBチェックリスト」に従って、デバイスレイアウト、電源、接地ネットワーク配線、高速クロックネットワーク配線およびシールド、デカップリングコンデンサ配置および接続の合理性のレビューに焦点を合わせる。

Notes for output light drawing files:

a. Need to output layer wiring layer (bottom), screen printing layer (including top screen printing, bottom screen printing), welding layer (bottom welding), drilling layer (bottom), in addition to generate drilling file (NC Drill)

b. シルクスクリーン層のレイヤーを設定するとき, 部品タイプを選択しない. アウトラインの選択, テキスト, and Linec for the top (bottom) and silk screen Layer. 各層の層を設定する場合, 選択ボードの概要. シルクスクリーンレイヤの設定, 部品タイプを選択しない, を選択します。, Text and Line of the top (bottom) and silk screen Layer. D. 電源のデフォルト設定を変更しないでください PCBボード ボアホールファイルの生成.