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PCB技術

PCB技術 - PCB基板設計プロセスに注意しなければならないポイント

PCB技術

PCB技術 - PCB基板設計プロセスに注意しなければならないポイント

PCB基板設計プロセスに注意しなければならないポイント

2021-10-24
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Author:Downs

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 が最後のリンク. デザイン方法が不適切であるならば, PCBは、あまりに多くの電磁干渉を放射し、電源が不安定に動作する原因となり得る. 各ステップの分析で注意を必要とする事項は次のとおりです.

回路図からPCB設計プロセスまで

コンポーネントパラメータを設定する-入力原理netlist ->デザインパラメータ設定->マニュアルレイアウト->手動配線-> verify design -> review -> cam output

パラメータ設定

隣接するワイヤ間の距離は、電気的安全要件を満たすことができなければならない。そして、操作および生産を容易にするために、距離はできるだけ広くなければならない。最小間隔は、許容される電圧に少なくとも適していなければならない。配線密度が低い場合は、信号線間隔を適切に増加させることができる。高いレベルと低いレベルの間に大きなギャップを持つ信号線に対しては、間隔はできるだけ短くし、間隔を大きくする必要がある。通常、トレース間隔を8 milに設定します。PCB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、1 mmより大きくなければならず、処理中のパッド欠陥を避けるためである。パッドに接続されたトレースが薄い場合、パッドとトレースとの間の接続は、ドロップ形状に設計されるべきである。この利点は、パッドが剥離し易くないことであり、トレース及びパッドは容易に切断されないことである。

PCBボード

3.PCBコンポーネントレイアウト

回路設計が正しく,プリント回路基板が正しく設計されていなくても,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つの細い平行線が接近している場合、それは信号波形の遅延を引き起こし、反射ノイズは伝送線の端子に形成される電源とグランドの不適切な考慮による干渉は、製品のパフォーマンスが低下する原因となるので、PCBを設計するときは、正しい方法を採用することに注意を払う必要があります。


各スイッチング電源は4つの電流ループを有する

パワースイッチAC回路

出力整流回路

入力信号源電流ループ

出力負荷電流ループ入力ループ


入力コンデンサは、近似DC電流によって充電され、フィルタキャパシタは主に広帯域エネルギー蓄積として機能する同様に、出力フィルタキャパシタはまた、出力整流器から高周波エネルギーを蓄積すると同時に、出力負荷ループのDCエネルギーを除去するために使用される。


したがって、入出力フィルタキャパシタの端子は非常に重要である。入力および出力電流ループは、それぞれフィルタコンデンサの端子からの電源に接続されるべきである入出力ループと電源スイッチ/整流器ループとの間の接続がコンデンサに接続されていない場合、端子は直接接続され、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い。周波数は、スイッチの基本周波数よりもはるかに大きい。ピーク振幅は連続入出力直流電流の5倍の振幅となる。遷移時間は通常50 ns程度である。


これらの2つのループは電磁干渉に最も傾向があるので、これらのACループは電源の他のプリントラインの前にレイアウトされなければならない。各ループの3つの主要な構成要素は、フィルタコンデンサ、電力スイッチまたは整流器、インダクタまたは変圧器である。お互いの隣に配置し、それらの間の現在のパスをできるだけ短くするためにコンポーネントの位置を調整します。


スイッチング電源配置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。

変圧器を設置する

パワースイッチ電流ループの設計

整流出力電流ループ

交流電源回路に接続された制御回路

PCB配線

スイッチング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インダクタンスに影響し、それによ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無線周波数信号と結合し、回路の問題を引き起こし(そして、干渉信号を再び放射する)ことができる。


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している全てのコンポーネントが非常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、プリントラインが電磁波を送受信する周波数が低くなり、無線周波数の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、電力線の幅を大きくしてループ抵抗を小さくしようとする。同時に、電源線と接地線の方向を電流方向と一致させ、アンチノイズ能力を高めることができる。

接地はスイッチング電源の4つの電流ループの最下段の枝である。回路の共通の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。このため、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。様々な接地を混合することで不安定な電源供給を引き起こす。


チェック

アフター PCB配線 設計完了, 配線設計が設計者によって設定された規則に適合するかどうかを注意深くチェックする必要がある同時に, ルールがプリント基板製造工程の要件を満たしているか確認する必要がある. 一般的に行と行をチェックする, ラインとコンポーネントパッド, ラインとスルーホールの間の距離かどうか, コンポーネントパッドとスルーホール, 貫通孔と貫通孔は理にかなっている, 生産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, PCB広い所に接地線があるかどうか.


デザイン出力

ガーバーファイルのエクスポートの注意

出力する必要がある層は、配線層(底層)、シルクスクリーン層(トップシルクスクリーン、ボトムシルクスクリーンを含む)、ソルダーマスク(ボトムソルダーマスク)、ドリル層(底層)、および掘削ファイル(NCドリル)を生成する


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)とアウトライン、テキスト、シルクスクリーン層のラインを選択します


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層を設定する場合は、パーツタイプを選択しないでください。