開(kāi)關(guān)電源的電路板設計規范
在任何開(kāi)關(guān)電源設計中,PCB電路板板的物理設計都是最后一個(gè)環(huán)節,如果設計方法不當,電路板可能會(huì )輻射過(guò)多的電磁干擾,造成電源工作不穩定,以下針對各個(gè)步驟中所需注意的事項進(jìn)行分析:
一、 從原理圖到電路板的設計流程 建立元件參數->輸入原理網(wǎng)表->設計參數設置->手工布局->手工布線(xiàn)->驗證設計->復查->CAM輸出。
二、 參數設置相鄰導線(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),信號線(xiàn)的間距可適當地加大,對高、低電平懸殊的信號線(xiàn)應盡可能地短且加大間距,一般情況下將走線(xiàn)間距設為8mil。焊盤(pán)內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)導致焊盤(pán)缺損。當與焊盤(pán)連接的走線(xiàn)較細時(shí),要將焊盤(pán)與走線(xiàn)之間的連接設計成水滴狀,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,即使電路原理圖設計正確,印制電路板設計不當,也會(huì )對電子設備的可靠性產(chǎn)生不利影響。例如,如果印制板兩條細平行線(xiàn)靠得很近,則會(huì )形成信號波形的延遲,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,在設計印制電路板的時(shí)候,應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:
· (1). 電源開(kāi)關(guān)交流回路
· (2). 輸出整流交流回路
· (3). 輸入信號源電流回路
· (4). 輸出負載電流回路
輸入回路通過(guò)一個(gè)近似直流的電流對輸入電容充電,濾波電容主要起到一個(gè)寬帶儲能作用;類(lèi)似地,輸出濾波電容也用來(lái)儲存來(lái)自輸出整流器的高頻能量,同時(shí)消除輸出負載回路的直流能量。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,其頻率遠大于開(kāi)關(guān)基頻,峰值幅度可高達持續輸入/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、電感或變壓器應彼此相鄰地進(jìn)行放置,調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計相似,最佳設計流程如下:
· 放置變壓器
· 設計電源開(kāi)關(guān)電流回路
· 設計輸出整流器電流回路
· 連接到交流電源電路的控制電路
· 設計輸入電流源回路和輸入濾波器
設計輸出負載回路和輸出濾波器根據電路的功能單元,對電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí),要符合以下原則:
(1) 首先要考慮電路板尺寸大小。電路板尺寸過(guò)大時(shí),印制線(xiàn)條長(cháng),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(cháng)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。元器件應均勻、 整齊、緊湊地排列在電路板上,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。一般電路應盡可能使元器件平行排列。這樣,不但美觀(guān),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,使布局便于信號流通,并使信號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