在任何电源设计中,PCB板的物理设计都是一个环节。如果设计方法不当,PCB可能会辐射过多的电磁干扰,导致电源不稳定。下面我们对每一步的注意事项进行分析。
电源板
1 从原理图到PCB的设计流程
建立元件参数>输入原理网表>设计参数设置>手动布局>手动接线>验证设计>复检>凸轮输出。
2 参数设置
相邻导体之间的距离必须满足电气安全要求,间距应尽可能宽,以便利于操作和生产。小间距至少应该适合电压承受。当布线密度较低时,可适当增加信号线间距。对于高低电平相差较大的信号线,间距应尽量短,间距应加大。一般线路间距应设置为8mil。
焊盘内孔边缘与PCB边缘的距离应大于1mm,这样可以避免加工过程中出现焊盘缺陷。当与焊盘相连的布线较细时,焊盘与导线的连接应设计成水滴状。这样做的好处是焊盘不易剥落,但布线与焊盘不易断开。
3. 组件布局
实践证明,即使电路原理图设计正确,印刷电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响。
例如,如果印刷电路板的两根平行细线相互靠近,就会形成信号波形的延迟,在传输线的末端会形成反射噪声;电源和地线考虑不周造成的干扰会降低产品的性能。因此,在印刷电路板的设计中,要注意正确的方法。
电源开关和整流器的交流电路中含有高幅值梯形电流。这些电流的谐波成分很高,其频率远大于开关的基频。峰值幅度可高达连续输入/输出直流电流幅度的5倍,过渡时间通常约为50 ns。
这两个电路容易产生电磁干扰,因此这些交流电路必须在电源中的其他印制线路之前铺设。各电路的滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应相邻放置,并调整元件位置,使它们之间的电流路径尽可能短。
4 接线
开关电源含有高频信号。PCB上的任何印刷线都可以起到天线的作用。印制线的长度和宽度会影响其阻抗和感抗,从而影响频率响应。甚至通过直流信号的印刷线路也可以耦合到来自相邻印刷线路的射频信号并导致电路问题(甚至再次辐射干扰信号)。
因此,所有通过交流电流的印制线路应设计得尽可能短而宽,这意味着连接到印制线路和其他电源线的所有组件必须靠近放置。
印制线的长度与其电感和阻抗成正比,而其宽度与其电感和阻抗成反比。长度越长,印刷电路可以发射和接收电磁波的频率越低,它辐射的射频能量就越多。
根据印制电路板电流的大小,尽量租用电源线的宽度,以降低回路电阻。同时,使电源线和地线的方向与电流方向一致,有助于增强抗噪声能力。
接地是开关电源四个电流回路的最底层。它作为电路的公共参考点起着重要的作用。是控制干扰的重要方法。因此,在布局时应仔细考虑接地线的放置。各种接地线混用会导致电源运行不稳定。
5 检查
布线设计完成后,需要仔细检查布线设计是否符合设计师制定的规则,同时还要确认制定的规则是否符合PCB生产工艺的要求。一般需要检查线与线、线到元件焊盘、线到通孔、元件焊盘到通孔、通孔到通孔的距离是否合理,是否符合生产要求。
电源线和地线的宽度是否合适,PCB中是否有可以加宽地线的地方。注意:有些错误可以忽略。比如有些连接器的部分轮廓放在板框外面,检查间距就会有误差。此外,在修改布线和过孔后,应重复覆铜。
根据《PCB Checklist》,内容包括设计规则、层定义、线宽、间距、焊盘和过孔设置,以及器件布局的合理性、电源和地线网络的布线、电路板的布线和屏蔽。高速时钟网络,去耦电容的放置和连接等。
6 设计输出
输出照片文件的注意事项:
输出层包括布线层(底层)、丝印层(包括顶层丝印和底层丝印)、阻焊层(底层阻焊)、钻孔层(底层)。另外生成钻孔文件(NC钻孔);
设置丝印层层数时,不要选择零件类型,选择顶层(底层)和丝印层的轮廓、文字和线条;
设置每一层的层时,选择板轮廓。设置丝印层图层时,不要选择零件类型,选择顶层(底层)和丝印层的轮廓和文字。
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