PCB設(shè)計(jì)技巧中開(kāi)關(guān)電源的講解

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，導(dǎo)致電源工作不穩(wěn)定。下面對(duì)各個(gè)步驟的注意事項(xiàng)進(jìn)行分析。

1.從原理圖到PCB的設(shè)計(jì)流程

創(chuàng)建元件參數(shù)->輸入原理網(wǎng)表->設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置->手動(dòng)布局->手動(dòng)布線->驗(yàn)證設(shè)計(jì)->評(píng)審->CAM輸出。

2. 參數(shù)設(shè)置

相鄰導(dǎo)體之間的間距必須滿足電氣安全要求，并且為了便于操作和生產(chǎn)，間距也應(yīng)盡可能寬。最小間距至少應(yīng)適合電壓。當(dāng)布線密度較低時(shí)，可適當(dāng)增大信號(hào)線的間距。高低電平差的信號(hào)線應(yīng)盡量短，并加大間距。一般布線間距設(shè)置為8mil。焊盤(pán)內(nèi)孔邊緣到印制板邊緣的距離應(yīng)大于1mm，以免加工時(shí)出現(xiàn)焊盤(pán)缺陷。當(dāng)與焊盤(pán)連接的布線較細(xì)時(shí)，焊盤(pán)與布線的連接應(yīng)設(shè)計(jì)為水滴狀。這樣做的好處是焊盤(pán)不易剝落，但布線與焊盤(pán)不易斷開(kāi)。

3. 組件布局

實(shí)踐證明，即使電路原理圖設(shè)計(jì)正確，印刷電路板設(shè)計(jì)不當(dāng)，也會(huì)對(duì)電子設(shè)備的可靠性造成不利影響。例如，如果印制板的兩條細(xì)平行線靠得很近，就會(huì)形成信號(hào)波形的延遲，并在傳輸線的末端形成反射噪聲；電源和地線考慮不當(dāng)所產(chǎn)生的干擾會(huì)降低產(chǎn)品的性能。因此，設(shè)計(jì)印制電路板時(shí)應(yīng)采用正確的方法。每個(gè)開(kāi)關(guān)電源有四個(gè)電流電路：

◆ 電源開(kāi)關(guān)交流電路

◆ 輸出整流交流電路

◆ 輸入信號(hào)源電流電路

◆ 輸出負(fù)載電流電路 輸入電路

輸入電容采用近似直流電流充電，濾波電容主要起寬帶儲(chǔ)能作用； 同樣，輸出濾波電容也用于儲(chǔ)存來(lái)自輸出整流器的高頻能量并消除輸出負(fù)載電路的直流能量。 因此，輸入輸出濾波電容的端子非常重要。 輸入和輸出電流電路只能從濾波電容的端子連接到電源； 如果輸入/輸出電路與電源開(kāi)關(guān)/整流電路之間的連接不能直接連接到電容器的端子，則交流能量將通過(guò)輸入或輸出濾波電容器輻射到環(huán)境中。

電源開(kāi)關(guān)的交流電路和整流器的交流電路中含有高幅值的梯形電流。這些電流的諧波分量非常高，其頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于開(kāi)關(guān)的基頻。峰值幅度最高可達(dá)連續(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)電路最容易產(chǎn)生電磁干擾，因此必須在電源中布線其他印刷線之前鋪設(shè)這些交流電路。每個(gè)電路的三個(gè)主要元件，濾波電容器、電源開(kāi)關(guān)或整流器、電感器或變壓器，應(yīng)彼此相鄰放置。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)電源布局的最佳方法與其電氣設(shè)計(jì)類似。最佳設(shè)計(jì)流程如下：

1.放置變壓器

2. 設(shè)計(jì)電源開(kāi)關(guān)電流電路

3.輸出整流電路設(shè)計(jì)

4.控制電路與交流電源電路連接

設(shè)計(jì)輸入電流源電路和輸入濾波器 設(shè)計(jì)輸出負(fù)載電路和輸出濾波器 根據(jù)電路的功能單元，電路各元件的布局應(yīng)遵循以下原則：

● 首先應(yīng)考慮PCB 尺寸。 PCB尺寸過(guò)大時(shí)，印制線長(zhǎng)，阻抗增大，抗噪聲能力下降，成本增加； 如果太小，散熱差，相鄰線路容易受到干擾。 電路板的最佳形狀為矩形，長(zhǎng)寬比為3：2或4：3。 位于電路板邊緣的元件距離電路板邊緣一般不小于2mm

● 放置元件時(shí)要考慮到以后的焊接，不要太密集

● 以各功能電路的核心器件為中心，圍繞其布置。 PCB上元器件的排列應(yīng)均勻、有序、緊湊，并盡可能減少和縮短元器件之間的引線和連線。 去耦電容盡量靠近元件的VCC

● 對(duì)于高頻工作的電路，應(yīng)考慮元件之間的分布參數(shù)。 對(duì)于一般電路，元件應(yīng)盡量并聯(lián)排列。 這樣不僅美觀，而且易于組裝焊接，易于批量生產(chǎn)

● 按照電路流程安排各功能電路單元的位置，使布局方便信號(hào)流向，并盡可能保持信號(hào)方向一致

● 布局的首要原則是保證布線的分布率。 移動(dòng)元件時(shí)注意飛線的連接，有接線關(guān)系的元件放在一起

● 盡可能減小環(huán)路面積，抑制開(kāi)關(guān)電源的輻射干擾

接線

開(kāi)關(guān)電源包含高頻信號(hào)。 PCB 上的任何印刷線都可以充當(dāng)天線。印制線的長(zhǎng)度和寬度會(huì)影響其阻抗和電感，從而影響頻率響應(yīng)。 即使是通過(guò)直流信號(hào)的印刷線也會(huì)耦合