電路設計 - 開關電源PCB電路板設計規範

1. 從原理圖到設計流程 印刷電路板

建立元件參數->輸入原理網絡清單->設計參數設置->手動佈局->手動佈線->驗證設計->複查->cam輸出。

2.參數設置：相鄰導線之間的距離必須滿足電氣安全要求，且距離應盡可能寬，以便於操作和生產。 最小間距應至少適用於耐受電壓。 當佈線密度較低時，可適當新增訊號線間距，以滿足高電壓要求。低電平差較大的訊號線應盡可能短，間距應增大。 一般情况下，佈線間距應設定為8mil。 襯墊內孔邊緣到印製板邊緣的距離應大於1mm，以避免襯墊在加工過程中出現缺陷。 當與焊盤連接的導線較薄時，焊盤與導線之間的連接應設計成水滴形狀。 這樣做的優點是，襯墊不容易剝離，但接線和襯墊不容易斷開。

3.元件佈局的實踐證明，即使電路原理圖設計正確，印刷電路板設計不當，也會對電子設備的可靠性產生不利影響。 例如，如果印製板的兩條細平行線靠在一起，則會形成訊號波形的延遲，並在傳輸線的終端處形成反射雜訊； 由於電源的原因，不考慮地線而產生的干擾將降低產品的效能。 囙此，在設計印刷電路板時，我們應該注意正確的方法。

每個開關電源有四個電流電路：

（1）. 電源開關交流電路

（2）. 輸出整流器交流電路

（3）. 輸入信號源電流回路

（4）. 輸出負載電流電路

輸入電路通過近似直流電流對輸入電容充電，濾波電容主要起寬帶儲能作用； 類似地，輸出濾波電容器還用於存儲來自輸出整流器的高頻能量，並消除輸出負載電路的直流能量。 囙此，輸入和輸出濾波電容器的端子非常重要。 輸入和輸出電流電路只能分別從濾波電容器的端子連接到電源； 如果輸入/輸出電路和電源開關/整流器電路之間的連接不能直接與電容器的端子連接，交流能量將通過輸入或輸出濾波電容器輻射到環境中。 電源開關的交流電路和整流器的交流電路包含高振幅梯形電流。 這些電流中的諧波分量非常高，其頻率遠高於開關的基頻。 峰值振幅可高達連續輸入/輸出直流電流振幅的5倍，過渡時間通常約為50ns。 這兩個電路最容易受到電磁干擾，囙此這些交流電路必須在電源中的其他印刷線路之前鋪設。 每個電路電源開關或整流電感器或變壓器的3個主要部件的濾波電容器應相鄰放置，並且應調整元件的位置，以使它們之間的電流路徑盡可能短。

確定開關電源佈局的最佳方法與其電力設計類似。 最佳設計流程如下：

*放置變壓器

*電源開關電流電路的設計

*輸出整流電流環的設計

*控制電路連接到交流電源電路

*設計了輸入電流源電路和輸入濾波器

在設計輸出負載電路和輸出濾波器時，根據電路的功能單元，電路的所有組件的佈局應符合以下原則：

1）首先，考慮印刷電路板的尺寸。 當印刷電路板電路板尺寸過大時，印刷線路過長，阻抗增大，抗雜訊能力降低，成本也新增； 如果太小，散熱不良，相鄰線路容易受到干擾。 電路板的最佳形狀為矩形，縱橫比為3:2或4:3。 位於電路板邊緣的元件通常距離電路板邊緣不小於2mm。

2）放置設備時，考慮未來的焊接，不要太密集

3）以各功能電路的核心部件為中心，圍繞其進行佈局。 元件應均勻整齊，應緊湊地佈置在印刷電路板電路板上，以儘量減少和縮短元件之間的引線和連接，去耦電容應盡可能接近元件的VCC

4）對於高頻工作的電路，應考慮元件之間的分佈參數。 對於一般電路，部件應盡可能平行佈置。 這樣不僅美觀，而且易於組裝和焊接，易於批量生產。

5）根據電路流程安排各功能電路單元的位置，使佈局便於訊號流動，並盡可能保持訊號在同一方向。

6）佈局的主要原則是確保佈線的佈線速率。 移動設備時注意飛線的連接，將有連接關係的設備放在一起。

7）儘量減少回路面積，以抑制開關電源的輻射干擾

4.接線開關電源包含高頻訊號。 印刷電路板上的任何列印線都可以用作天線。 印刷線路的長度和寬度會影響其阻抗和感應電抗，從而影響頻率回應。 即使是通過直流訊號的印刷線路，也會與相鄰印刷線路的射頻訊號耦合，導致電路問題（甚至再次輻射干擾訊號）。 囙此，所有通過交流電流的印刷線路應設計為盡可能短和寬，這意味著連接到印刷線路和其他電源線的所有組件必須彼此靠近。 列印線的長度與電感和阻抗成正比，而寬度與電感和阻抗成反比。 長度反映列印線響應的波長。 長度越長，列印線可以發送和接收電磁波的頻率越低，並且可以輻射更多的射頻能量。 根據印刷電路板的電流，儘量新增電源線的寬度，降低回路電阻。 同時關閉電源線，地線方向與電流方向一致，有助於增强抗雜訊能力。 接地是開關電源四個電流回路的底部分支。 作為電路的公共參考點，它起著非常重要的作用。 這是控制干擾的重要方法。 囙此，在佈局中應仔細考慮接地線的佈置。 混合各種接地線會導致電源不穩定。

5.地線的設計應注意以下幾點：

1）. 正確選擇單點接地。 一般情况下，濾波電容器的公共端應是與大電流交流接地耦合的其他接地點的唯一連接點。 同一電平電路的接地點應盡可能靠近，電流電平電路的電力濾波電容器也應連接到該電平的接地點，主要考慮到回流到電路各部分接地的電流是可變的， 因為實際流過的線路的阻抗會導致電路各部分的地電位發生變化，並引入干擾。 在這種開關電源中，其佈線和器件之間的電感影響不大，而接地電路形成的環流對干擾影響很大，囙此採用一點接地， 電源開關電流電路 （系統中多個設備的地線連接到接地插腳，輸出整流電流電路中多個設備的地線也連接到相應濾波電容器的接地插腳，這樣電源工作更穩定，不容易自勵。當無法實現單點時，在t處連接兩個二極管或一個小電阻 這是一個公共接地，可以連接到一塊相對集中的銅箔上。

2）. 盡可能加厚接地線。 如果接地線很薄，接地電位會隨著電流的變化而變化，導致定時信號電平不穩定，電子設備的抗雜訊效能惡化。 囙此，有必要確保每個大電流的接地端子採用盡可能短、寬的印製線，並盡可能加寬電源。接地線的寬度比電源的寬度好。 它們的關係是：地線>電源線>訊號線。 如果可能，地線的寬度應大於3mm。 大面積銅層也可用作地線。 印製板上所有未使用的地方都作為地線與地面相連。

6.進行全球佈線時，還必須遵循以下原則

1）. 接線方向：從焊接面開始，元器件的排列方向應盡可能與原理圖一致，接線方向應與電路圖的接線方向一致。 由於在生產過程中通常需要在焊接表面上測試各種參數，這便於在生產、調試和維護中進行檢查（注：在滿足電路效能、整機安裝和面板佈置要求的前提下）。

2）. 在設計接線圖時，佈線應盡可能少圈，印刷弧上的線寬不應突然，線角應為–90度，以使線路簡單明瞭。

3）. 印刷電路中不允許有交叉電路。 對於可能交叉的線，使用“鑽”兩種解決方案。 也就是說，讓一根導線從另一個電阻電容中引出。 3極管底部的間隙是從可能穿過的導線一端“鑽孔”或“纏繞”的。 在特殊情况下，電路非常複雜。 為了簡化設計，還允許使用導線橋接來解决交叉電路的問題。 由於採用單面板，直列元件位於上表面，表面安裝裝置位於下表面，囙此在佈局過程中，直列元件可以與表面安裝裝置重疊，但應避免焊盤重疊。

4）. 輸入接地和輸出接地開關電源為低壓DC-DC。 為了將輸出電壓迴響給變壓器的一次側，兩側的電路應具有公共參攷接地。 囙此，在兩側的地線上鋪設銅後，應將其連接在一起，形成公共接地

7.印刷電路板檢查

After the wiring design is completed 印刷電路板 佈局, 必須仔細檢查接線設計是否符合設計師製定的規則, 並確認製定的規則是否符合印製板生產工藝的要求. 大體上, 檢查電線和電線、電線和元件墊線、通孔元件墊和通孔之間的距離是否合理，是否符合生產要求. 電源線和地線的寬度是否合適, 以及是否有任何地方 電路板 接地線可以加寬的地方. 注意：有些錯誤可以忽略. 例如, 一些連接器的一部分輪廓被放置在電路板框架外, 檢查間距時會出現錯誤； 此外, 每次修改佈線和通孔時，應再次進行銅包層.

8.根據“印刷電路板板檢查表”進行複查，包括設計規則和層定義、過孔設定的線寬間隔墊，還應重點複查設備佈局和電源的合理性、地線網絡的佈線、高速時鐘網絡的佈線和遮罩、去耦電容器的放置和連接等。

9.設計和輸出照片檔案的注意事項：

1）. 需要輸出的層是佈線層（底層）絲網印刷層（包括頂部絲網印刷和底部絲網印刷）、阻焊層（底層）鑽孔層（底層），以及生成鑽孔檔案（NC鑽孔）

2）. 在設定絲印層的圖層時，不要選擇部件類型，選擇頂層（底層）和絲印層文字的輪廓。 萊內克。 設定每層的層時，選擇電路板輪廓。 設定絲印圖層時，不要選擇部件類型，選擇頂層（底層）輪廓和絲印圖層文字。 d.生成鑽孔檔案時，使用powerpcb板的默認設置，不做任何更改。