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在任何開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中,PCB板的物理設(shè)計(jì)都是最后一個(gè)環(huán)節(jié),如果設(shè)計(jì)方法不當(dāng),PCB可能會(huì)輻射過(guò)多的電磁干擾,造成電源工作不穩(wěn)定,以下針對(duì)各個(gè)步驟中所需注意的事項(xiàng)進(jìn)行分析:
一、 從原理圖到PCB的設(shè)計(jì)流程 建立元件參數(shù)->輸入原理網(wǎng)表->設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置->手工布局->手工布線(xiàn)->驗(yàn)證設(shè)計(jì)->復(fù)查->CAM輸出。
二、 參數(shù)設(shè)置相鄰導(dǎo)線(xiàn)間距必須能滿(mǎn)足電氣安全要求,而且為了便于操作和生產(chǎn),間距也應(yīng)盡量寬些。最小間距至少要能適合承受的電壓,在布線(xiàn)密度較低時(shí),信號(hào)線(xiàn)的間距可適當(dāng)?shù)丶哟螅瑢?duì)高、低電平懸殊的信號(hào)線(xiàn)應(yīng)盡可能地短且加大間距,一般情況下將走線(xiàn)間距設(shè)為8mil。焊盤(pán)內(nèi)孔邊緣到印制板邊的距離要大于1mm,這樣可以避免加工時(shí)導(dǎo)致焊盤(pán)缺損。當(dāng)與焊盤(pán)連接的走線(xiàn)較細(xì)時(shí),要將焊盤(pán)與走線(xiàn)之間的連接設(shè)計(jì)成水滴狀,這樣的好處是焊盤(pán)不容易起皮,而是走線(xiàn)與焊盤(pán)不易斷開(kāi)。
三、 元器件布局實(shí)踐證明,即使電路原理圖設(shè)計(jì)正確,印制電路板設(shè)計(jì)不當(dāng),也會(huì)對(duì)電子設(shè)備的可靠性產(chǎn)生不利影響。例如,如果印制板兩條細(xì)平行線(xiàn)靠得很近,則會(huì)形成信號(hào)波形的延遲,在傳輸線(xiàn)的終端形成反射噪聲;由于電源、地線(xiàn)的考慮不周到而引起的干擾,會(huì)使產(chǎn)品的性能下降,因此,在設(shè)計(jì)印制電路板的時(shí)候,應(yīng)注意采用正確的方法。每一個(gè)開(kāi)關(guān)電源都有四個(gè)電流回路:
輸入回路通過(guò)一個(gè)近似直流的電流對(duì)輸入電容充電,濾波電容主要起到一個(gè)寬帶儲(chǔ)能作用;類(lèi)似地,輸出濾波電容也用來(lái)儲(chǔ)存來(lái)自輸出整流器的高頻能量,同時(shí)消除輸出負(fù)載回路的直流能量。所以,輸入和輸出濾波電容的接線(xiàn)端十分重要,輸入及輸出電流回路應(yīng)分別只從濾波電容的接線(xiàn)端連接到電源;如果在輸入/輸出回路和電源開(kāi)關(guān)/整流回路之間的連接無(wú)法與電容的接線(xiàn)端直接相連,交流能量將由輸入或輸出濾波電容并輻射到環(huán)境中去。電源開(kāi)關(guān)交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形電流,這些電流中諧波成分很高,其頻率遠(yuǎn)大于開(kāi)關(guān)基頻,峰值幅度可高達(dá)持續(xù)輸入/輸出直流電流幅度的5倍,過(guò)渡時(shí)間通常約為50ns。這兩個(gè)回路最容易產(chǎn)生電磁干擾,因此必須在電源中其它印制線(xiàn)布線(xiàn)之前先布好這些交流回路,每個(gè)回路的三種主要的元件濾波電容、電源開(kāi)關(guān)或整流器、電感或變壓器應(yīng)彼此相鄰地進(jìn)行放置,調(diào)整元件位置使它們之間的電流路徑盡可能短。建立開(kāi)關(guān)電源布局的最好方法與其電氣設(shè)計(jì)相似,最佳設(shè)計(jì)流程如下:
設(shè)計(jì)輸出負(fù)載回路和輸出濾波器根據(jù)電路的功能單元,對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí),要符合以下原則:
(1) 首先要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過(guò)大時(shí),印制線(xiàn)條長(zhǎng),阻抗增加,抗噪聲能力下降,成本也增加;過(guò)小則散熱不好,且鄰近線(xiàn)條易受干擾。電路板的最佳形狀矩形,長(zhǎng)寬比為3:2或4:3,位于電路板邊緣的元器件,離電路板邊緣一般不小于2mm。
(2) 放置器件時(shí)要考慮以后的焊接,不要太密集.
(3) 以每個(gè)功能電路的核心元件為中心,圍繞它來(lái)進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、 整齊、緊湊地排列在PCB上,盡量減少和縮短各元器件之間的引線(xiàn)和連接, 去耦電容盡量靠近器件的VCC
(4) 在高頻下工作的電路,要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列。這樣,不但美觀,而且裝焊容易,易于批量生產(chǎn)。
(5) 按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置,使布局便于信號(hào)流通,并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。
(6) 布局的首要原則是保證布線(xiàn)的布通率,移動(dòng)器件時(shí)注意飛線(xiàn)的連接,把有連線(xiàn)關(guān)系的器件放在一起。
(7) 盡可能地減小環(huán)路面積,以抑制開(kāi)關(guān)電源的輻射干擾
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