PCB Блог - Спецификация конструкции печатных плат импульсного источника питания

В любой конструкции импульсного источника питания физический дизайн печатных плат является связующим звеном. Если метод проектирования не подходит, печатная плата может излучать слишком много электромагнитных помех, что приведет к нестабильной работе источника питания. На каждом этапе необходимо обращать внимание на следующие моменты. анализировать:

1. Процесс проектирования от принципиальной схемы до печатной платы Установите параметры компонентов - входной список соединений - настройка параметров проекта - ручная компоновка - ручная разводка - проверка проекта - просмотр - вывод CAM.

2. Расстояние между соседними проводами при параметрировании должно соответствовать требованиям электробезопасности, а для удобства эксплуатации и производства расстояние должно быть максимально большим. Расстояние должно быть, по крайней мере, подходящим для выдерживаемого напряжения. Когда плотность проводки низкая, расстояние между сигнальными линиями может быть соответственно увеличено. Расстояние между дорожками установлено на 8 мил. Расстояние от края внутреннего отверстия площадки до края печатной платы должно быть больше 1 мм, чтобы избежать дефекта площадки во время обработки. Когда дорожки, соединенные с контактными площадками, тонкие, соединение между контактными площадками и дорожками должно иметь форму капли воды. Преимущество этого в том, что подушечки не так легко отделить, а дорожки и подушечки нелегко отсоединить.

3. Практика компоновки компонентов показала, что даже если схемотехника верна, а печатные платы спроектированы неправильно, это отрицательно скажется на надежности электронного оборудования. Например, если две тонкие параллельные линии печатной платы расположены очень близко, будет формироваться задержка формы волны сигнала, а в конце линии передачи будет формироваться шум отражения; Производительность ухудшается, поэтому следует соблюдать осторожность, чтобы использовать правильный метод при проектировании печатной платы. Каждый импульсный источник питания имеет четыре токовые петли:

1) Цепь переменного тока силового выключателя

2) Цепь переменного тока выходного выпрямителя

3) Токовая петля источника входного сигнала

4) Выходная токовая петля нагрузки. Входная петля заряжает входной конденсатор приблизительно постоянным током, а конденсатор фильтра в основном играет роль широкополосного накопителя энергии; аналогично, конденсатор выходного фильтра также используется для хранения высокочастотной энергии от выходного выпрямителя и в то же время удаляет энергию постоянного тока из цепи выходной нагрузки. Поэтому выводы входных и выходных конденсаторов фильтра очень важны, а входные и выходные токовые петли следует подключать к источнику питания только с выводов конденсаторов фильтра; если соединение между входным/выходным контуром и силовым выключателем/контуром выпрямителя невозможно. Клеммы подключены напрямую, и энергия переменного тока будет излучаться в окружающую среду конденсаторами входного или выходного фильтра. Петля переменного тока силового ключа и петля переменного тока выпрямителя содержат трапециевидные токи большой амплитуды. Эти токи имеют высокое содержание гармоник, частота намного выше основной частоты переключения, а пиковая амплитуда может в 5 раз превышать амплитуду непрерывного входного/выходного постоянного тока. Время перехода обычно составляет около 50 нс. Эти две петли подвержены электромагнитным помехам, поэтому эти петли переменного тока должны быть проложены до того, как будут проложены другие дорожки в источнике питания. Три основных компонента каждой петли, фильтрующие конденсаторы, силовые выключатели или выпрямители, катушки индуктивности или трансформаторы, должны находиться в фазе друг с другом. Разместите их рядом друг с другом и расположите компоненты так, чтобы текущие пути между ними были как можно короче. Способ создания схемы импульсного источника питания аналогичен его электрической схеме. Поток проектирования выглядит следующим образом:

а. Поместите трансформатор

б. Разработайте токовую петлю силового выключателя

в. Разработайте токовую петлю выходного выпрямителя

д. Цепь управления, подключенная к цепи переменного тока

е. Проектирование контура источника входного тока и входного фильтра Проектирование контура выходной нагрузки и выходного фильтра В соответствии с функциональным блоком схемы при размещении всех компонентов схемы следует придерживаться следующих принципов:

1) Во-первых, учитывайте размер печатной платы. Когда размер печатной платы слишком велик, печатные линии будут длинными, импеданс увеличится, шумоподавляющая способность уменьшится, а стоимость также увеличится; если размер слишком мал, теплоотвод будет плохим, и соседние линии легко будут мешать. Форма печатной платы прямоугольная, соотношение сторон 3:2 или 4:3. Компоненты, расположенные на краю печатной платы, обычно находятся на расстоянии не менее 2 мм от края печатной платы.

2) При размещении устройства учитывайте последующую пайку, не слишком плотную.

3) Ориентируясь на элемент каждой функциональной схемы, сделайте вокруг него макет. Компоненты должны быть расположены ровно, аккуратно и компактно на печатной плате, минимизированы и укорочены выводы и соединения между компонентами, а развязывающие конденсаторы должны быть как можно ближе к VCC устройства.

4) Для цепей, работающих на высоких частотах, следует учитывать параметры распределения между компонентами. В общих схемах компоненты должны быть расположены максимально параллельно. Таким образом, он не только красив, но и прост в установке и сварке, а также прост в массовом производстве.

5) Расположите позиции каждого функционального блока схемы в соответствии с потоком схемы, чтобы расположение было удобным для прохождения сигналов, а сигналы сохраняли одно и то же направление, насколько это возможно.

6) Основным принципом компоновки является обеспечение скорости прокладки проводки, обратите внимание на соединение пролетных проводов при перемещении устройств и соединение устройств с взаимосвязью вместе.

7) Максимально уменьшите площадь контура, чтобы подавить радиационные помехи импульсного источника питания.

4. Проводка импульсного источника питания содержит высокочастотные сигналы. В качестве антенны может выступать любой печатный провод на печатной плате. Длина и ширина печатного провода будут влиять на его импеданс и индуктивность, тем самым влияя на частотную характеристику. Даже трассы, проходящие через сигналы постоянного тока, могут соединяться с РЧ-сигналами от соседних трасс и вызывать проблемы в цепи (или даже снова излучать мешающие сигналы). Поэтому все трассы, по которым проходит переменный ток, должны быть как можно короче и шире, а это означает, что все компоненты, подключенные к трассам и другим линиям электропередач, должны располагаться близко друг к другу. Длина дорожки пропорциональна проявляемым ею индуктивности и импедансу, а ширина обратно пропорциональна индуктивности и импедансу дорожки. Длина отражает длину волны, на которую реагирует кривая. Чем больше длина, тем ниже частота, на которой дорожка может передавать и принимать электромагнитные волны, и тем больше радиочастотной энергии она может излучать. В зависимости от величины тока печатной платы попробуйте увеличить ширину линии питания, чтобы уменьшить сопротивление контура. В то же время сделайте направление линии электропередачи и линии заземления соответствующим направлению тока, что поможет повысить противошумную способность. Заземление – это нижняя ветвь четырех токовых петель импульсного источника питания. Он играет важную роль в качестве общей контрольной точки цепи и является важным методом контроля помех. Поэтому размещение заземляющего провода должно быть тщательно продумано в схеме. Смешивание различных заземлений приведет к нестабильной работе источника питания. При проектировании заземляющего провода следует обратить внимание на следующие моменты.

4.1 Правильный выбор одноточечного заземления Обычно общая клемма конденсатора фильтра должна быть точкой соединения, где другие точки заземления соединены с сильноточной землей переменного тока. На этом уровне точки заземления основное соображение состоит в том, что ток, возвращающийся на землю от каждой части цепи, изменяется, а полное сопротивление фактической протекающей линии вызывает изменение потенциала земли каждой части цепи и введение вмешательство. В этом импульсном блоке питания его проводка и индуктивность между устройствами мало влияют, а блуждающий ток, образованный цепью заземления, оказывает большее влияние на помехи, поэтому используется единая точка заземления, то есть заземляющие провода токовой петли силового выключателя (все провода заземления нескольких устройств в источнике питания заземлены) Подключенные к контакту заземления, провода заземления нескольких устройств, выходящих из контура тока выпрямителя, также подключены к контактам заземления соответствующего фильтрующие конденсаторы, чтобы блок питания работал стабильнее и не легко самовозбуждался. Когда единая точка не может быть достигнута, к общему заземлению подключаются два диода или небольшой резистор на месте. На самом деле его можно соединить с относительно концентрированным куском медной фольги.

4.2 Старайтесь максимально утолщать заземляющий провод. Если заземляющий провод очень тонкий, потенциал земли будет меняться при изменении тока, что приведет к нестабильному уровню синхронизирующего сигнала электронного оборудования и ухудшению шумоподавляющих характеристик. Поэтому необходимо обеспечить, чтобы каждая сильноточная клемма заземления использовала как можно более короткий и широкий печатный провод, а также старалась увеличить ширину проводов питания и заземления. Провод заземления шире провода питания. Их соотношение: провод заземления > провод питания > сигнальный провод. Если возможно, ширина заземляющего провода должна быть больше 3 мм, большая площадь медного слоя также может использоваться в качестве заземляющего провода, а неиспользуемые места на печатной плате соединяются с землей в качестве заземляющего провода. При выполнении глобальной маршрутизации также необходимо соблюдать следующие принципы.

1) Направление проводки: от поверхности сварки расположение компонентов должно максимально соответствовать принципиальной схеме, а направление проводки должно соответствовать направлению проводки на принципиальной схеме. Поскольку различные параметры обычно обнаруживаются на поверхности сварки во время производственного процесса, это удобно для проверки, отладки и технического обслуживания в производстве (Примечание: это относится к предпосылке соответствия характеристикам цепи и требованиям к установке всей машины и компоновке панели. ).

2) При проектировании схемы проводки проводку следует поворачивать как можно меньше, ширина линии на печатной дуге не должна изменяться резко, углы проводов должны составлять ‰¥90 градусов, а линии должны быть простыми. и ясно.

3) В печатной плате не допускается перекрестное замыкание. Для линий, которые могут пересекаться, вы можете использовать «сверление» и «намотку», чтобы решить проблему. То есть, пусть проводник «просверлит» зазор под другими резисторами, конденсаторами и выводами триода или «обернет» один конец провода, который может пересечься. В частных случаях схема сильно усложняется, а также допускается упрощение конструкции. Используйте проволочные перемычки для решения проблем с перекрестным замыканием. Благодаря единой панели встроенные компоненты расположены на верхней поверхности, а устройства для поверхностного монтажа — на нижней поверхности, поэтому при компоновке встроенные устройства могут перекрываться с устройствами для поверхностного монтажа, но следует избегать перекрытия колодок.

4.3 Входная земля и выходная земля представляют собой низковольтные DC-DC в местном импульсном источнике питания. Если выходное напряжение должно быть возвращено на первичную обмотку трансформатора, цепи на обеих сторонах должны иметь общее опорное заземление, поэтому после того, как медь подается на заземляющие провода с обеих сторон соответственно, они соединяются вместе, образуя общее заземление.

5. После проверки конструкции проводки необходимо тщательно проверить, соответствует ли конструкция проводки правилам, установленным проектировщиком, и в то же время также необходимо подтвердить, соответствуют ли созданные правила требованиям печатной платы. производственный процесс. Является ли разумным расстояние между диском, проволокой, а затем через отверстие, контактную площадку и сквозное отверстие, а затем через отверстие и сквозное отверстие, и соответствует ли оно производственным требованиям. Соответствует ли ширина линии питания и линии заземления, и есть ли на печатной плате какое-либо место, которое может расширить линию заземления. Примечание. Некоторые ошибки можно игнорировать. Например, часть контура некоторых разъемов вынесена за пределы рамки платы, и при проверке зазора будут возникать ошибки; кроме того, после каждой модификации дорожек и переходных отверстий медь необходимо переплавлять. Согласно «контрольному списку печатных плат», содержимое включает в себя правила проектирования, определение слоев, ширину линий, интервалы, контактные площадки и настройки переходных отверстий. Также необходимо пересмотреть рациональность компоновки устройств, электропитания, проводки заземляющей сети, высокоскоростных часов. Прокладка и экранирование сети, размещение и подключение развязывающих конденсаторов и т. д.

6. Вывод проекта Примечания по выводу файлов светового рисунка:

1) Слои, которые необходимо вывести: слой проводки (нижний слой), слой шелкографии (включая шелкографию верхнего слоя, шелкографию нижнего слоя), слой паяльной маски (нижний слой паяльной маски), слой сверления (нижний слой) , кроме того, для создания файла сверла (NC Drill)

2) При установке Слоя слоя шелкографии не выбирайте Тип детали, выберите верхний слой (нижний слой) и Контур, Текст слоя шелкографии. При установке Слоя каждого слоя выберите Контур платы, а при установке Слоя слоя шелкографии Не выбирайте Тип детали, выберите Контур, Текст, Линия верхнего слоя (нижний слой) и слой шелкографии. д. При создании файла сверла используйте печатных плат питания по умолчанию и не вносите никаких изменений.