分享好友 水电电工首页 水电电工分类 切换频道

开关电源的pcb设计技巧/pcb设计注意事项

2024-07-30 09:03800建材之家
在任何开关电源设计中,PCB板的物理设计都是最后一个环节,假如设计方法不当,PCB可能会辐射过多的电磁干扰,造成电源工作不稳定,以下针对各个步骤中所需留意的事项进行分析:
一、从原理图到PCB的设计流程建立元件参数->输进原理网表->设计参数设置->手工布局->手工布线->验证设计->复查->CAM输出。
二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操纵和生产,间距也应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil。
焊盘内孔边沿到印制板边的间隔要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损。当与焊盘连接的走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状,这样的好处是焊盘不轻易起皮,而是走线与焊盘不易断开。
三、元器件布局实践证实,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响。例如,假如印制板两条细平行线靠得很近,则会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声;由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,因此,在设计印制电路板的时候,应留意采用正确的方法。每一个开关电源都有四个电流回路:
(1). 电源开关交流回路
(2). 输出整流交流回路
(3). 输进信号源电流回路
(4). 输出负载电流回路输进回路通过一个近似直流的电流对输进电容充电,滤波电容主要起到一个宽带储能作用;类似地,输出滤波电容也用来储存来自输出整流器的高频能量,同时消除输出负载回路的直流能量。所以,输进和输出滤波电容的接线端十分重要,输进及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源;假如在输进/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连,交流能量将由输进或输出滤波电容并辐射到环境中往。电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流,这些电流中谐波成分很高,其频率远大于开关基频,峰值幅度可高达持续输进/输出直流电流幅度的5倍,过渡时间通常约为50ns。这两个回路最轻易产生电磁干扰,因此必须在电源中其它印制线布线之前先布好这些交流回路,每个回路的三种主要的元件滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应彼此相邻地进行放置,调整元件位置使它们之间的电流路径尽可能短。建立开关电源布局的最好方法与其电气设计相似,最佳设计流程如下:
放置变压器
设计电源开关电流回路
设计输出整流器电流回路
连接到交流电源电路的控制电路
设计输进电流源回路和输进滤波器设计输出负载回路和输出滤波器根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则:
(1) 首先要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,本钱也增加;过小则散热不好,且邻近线条易受干扰。电路板的最佳外形矩形,长宽比为3:2或4:3,位于电路板边沿的元器件,离电路板边沿一般不小于2mm。
(2) 放置器件时要考虑以后的焊接,不要太密集.

(3) 以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。元器件应均匀、整洁、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接, 往耦电容尽量靠近器件的VCC。
(4) 在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样,不但美观,而且装焊轻易,易于批量生产。
(5) 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向。
(6) 布局的首要原则是保证布线的布通率,移动器件时留意飞线的连接,把有连线关系的器件放在一起。
(7) 尽可能地减小环路面积,以抑制开关电源的辐射干扰。
四、布线开关电源中包含有高频信号,PCB上任何印制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。即使是通过直流信号的印制线也会从邻近的印制线耦合到射频信号并造成电路题目(甚至再次辐射出干扰信号)。因此应将所有通过交流电流的印制线设计得尽可能短而宽,这意味着必须将所有连接到印制线和连接到其他电源线的元器件放置得很近。印制线的长度与其表现出的电感量和阻抗成正比,而宽度则与印制线的电感量和阻抗成反比。长度反映出印制线响应的波长,长度越长,印制线能发送和接收电磁波的频率越低,它就能辐射出更多的射频能量。根据印制线路板电流的大小,尽量加租电源线宽度,减少环路电阻。同时、使电源线、地线的走向和电流的方向一致,这样有助于增强抗噪声能力。接地是开关电源四个电流回路的底层支路,作为电路的公共参考点起着很重要的作用,它是控制干扰的重要方法。因此,在布局中应仔细考虑接地线的放置,将各种接地混合会造成电源工作不稳定。在地线设计中应留意以下几点:
1. 正确选择单点接地通常,滤波电容公共端应是其它的接地点耦合到大电流的交流地的唯一连接点,同一级电路的接地点应尽量靠近,并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上,主要是考虑电路各部分回流到地的电流是变化的,因实际流过的线路的阻抗会导致电路各部分地电位的变化而引进干扰。在本开关电源中,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而采用一点接地,即将电源开关电流回路 (中的几个器件的地线都连到接地脚上,输出整流器电流回路的几个器件的地线也同样接到相应的滤波电容的接地脚上,这样电源工作较稳定,不易自激。做不到单点时,在共地处接两二极管或一小电阻,实在接在比较集中的一块铜箔处就可以。
2. 尽量加粗接地线若接地线很细,接地电位则随电流的变化而变化,致使电子设备的定时信号电平不稳,抗噪声性能变坏,因此要确保每一个大电流的接地端采用尽量短而宽的印制线,尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,如有可能,接地线的宽度应大于3mm,也可用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。进行全局布线的时候,还须遵循以下原则:
(1).布线方向:从焊接面看,元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致,布线方向最好与电路图走线方向相一致,因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测,故这样做便于生产中的检查,调试及检验(注:指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的条件下)。
(3) 以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。元器件应均匀、整洁、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接, 往耦电容尽量靠近器件的VCC。
(4) 在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样,不但美观,而且装焊轻易,易于批量生产。
(5) 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向。
(6) 布局的首要原则是保证布线的布通率,移动器件时留意飞线的连接,把有连线关系的器件放在一起。
(7) 尽可能地减小环路面积,以抑制开关电源的辐射干扰。
四、布线开关电源中包含有高频信号,PCB上任何印制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。即使是通过直流信号的印制线也会从邻近的印制线耦合到射频信号并造成电路题目(甚至再次辐射出干扰信号)。因此应将所有通过交流电流的印制线设计得尽可能短而宽,这意味着必须将所有连接到印制线和连接到其他电源线的元器件放置得很近。印制线的长度与其表现出的电感量和阻抗成正比,而宽度则与印制线的电感量和阻抗成反比。长度反映出印制线响应的波长,长度越长,印制线能发送和接收电磁波的频率越低,它就能辐射出更多的射频能量。根据印制线路板电流的大小,尽量加租电源线宽度,减少环路电阻。同时、使电源线、地线的走向和电流的方向一致,这样有助于增强抗噪声能力。接地是开关电源四个电流回路的底层支路,作为电路的公共参考点起着很重要的作用,它是控制干扰的重要方法。因此,在布局中应仔细考虑接地线的放置,将各种接地混合会造成电源工作不稳定。在地线设计中应留意以下几点:
1. 正确选择单点接地通常,滤波电容公共端应是其它的接地点耦合到大电流的交流地的唯一连接点,同一级电路的接地点应尽量靠近,并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上,主要是考虑电路各部分回流到地的电流是变化的,因实际流过的线路的阻抗会导致电路各部分地电位的变化而引进干扰。在本开关电源中,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而采用一点接地,即将电源开关电流回路 (中的几个器件的地线都连到接地脚上,输出整流器电流回路的几个器件的地线也同样接到相应的滤波电容的接地脚上,这样电源工作较稳定,不易自激。做不到单点时,在共地处接两二极管或一小电阻,实在接在比较集中的一块铜箔处就可以。
2. 尽量加粗接地线若接地线很细,接地电位则随电流的变化而变化,致使电子设备的定时信号电平不稳,抗噪声性能变坏,因此要确保每一个大电流的接地端采用尽量短而宽的印制线,尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,如有可能,接地线的宽度应大于3mm,也可用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。进行全局布线的时候,还须遵循以下原则:
(1).布线方向:从焊接面看,元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致,布线方向最好与电路图走线方向相一致,因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测,故这样做便于生产中的检查,调试及检验(注:指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的条件下)。
举报
收藏 0
打赏 0
评论 0
停送电操作指导书
一、 停送电倒闸操作必须听从调度指挥,并与用户取得联系后方可进行。二、 严格执行“电业安全规程”及“两票”制度执行一人操作,一人监护。三、 送电必须按母线侧刀闸、线路刀闸、油开关顺序操作,停电顺序相反,严禁带负荷拉闸。四、 停电后应立即挂好停电标志牌,严防挂错。五、 停电操作必须戴绝缘手套、穿绝缘鞋,站在绝缘垫上。六、 高压设备均为双回路供电,一回使用一回备用,严格执行双回路送电有

0评论2024-10-0445

DCS控制系统和PLC控制系统的区别
1. DCS是一种“分散式控制系统”,而PLC只是一种(可编程控制器)控制“装置”,两者是“系统”与“装置”的区别。系统可以实现任何装置的功能与协调,PLC装置只实现本单元所具备的功能。  2. 在网络方面,DCS网络是整个系统的中枢神经,和利时公司的MACS系统中的系统网采用的是双冗余的100Mbps的工业以太网,采用的国际标准协议TCP/IP。它是安全可靠双冗余的高速通讯网络,系统的拓展

0评论2024-10-0467

Modbus以及Modbus Plus有什么区别?
Modbus是一种通讯结构,广泛应用在智能设备之间进行主-从方式通讯。一个Modbus信息桢包括从机地址、功能码、数据区和数据校验码。正因为 Modbus仅仅定义了通讯结构,所以可以使用RS232、RS422和RS485端口,可以使用光纤、无线等媒质实现通讯。而 Modbus Plus则是一种典型的令牌环网,完整定义了通讯协议、网络结构、连接电缆(或者光缆)以及安装工具等方面的性能指标。

0评论2024-10-0435

继电保护安全措施票
近几年的继电保护事故通报中,由于漏拆、误拆有关连线或漏退、误投有关压板,造成运行开关误掉闸的现象时有发生。从各起事故中总结出,大部分原因是未认真执行现场继电保护安全措施票。下面对某发电厂具体执行继电保护安全措施票的情况作一介绍。 1 继电保护安全措施票的格式 继电保护安 全措施票的格式是参照《继电保护和电网安全自动装置现场工作保安规定》中的格式,并稍加改动 而形成,主要在内容格式上和审批格式

0评论2024-10-0433

西门子S7-200高速计数器怎么接收伺服驱动器的A相B相Z相差动信号
想利用西门子S7-200PLC的高速计数器,采集伺服驱动器的反馈编码器值,利用高速计数器采集到的值,在程序中比较好控制伺服电机实际运行的位置.答:西门子的200无法直接采集差分信号,因此你需要买个转化板进行转换(即使是224xp也只是支持集电极开路的0到5v,并不是差分)其次每个cpu的循环周期都得10ms左右,如果你在程序中比较实际位置,在进行输出的话很有很大的延迟,除非速度很慢,否则在

0评论2024-10-0460

双电源供电配电图
双电源供电配电图

0评论2024-10-0449

西门子变频器预充电的问题
变频器在放置很长时间不使用时,首次上电需要执行预充电,有人说需要用直流调压器直接接在母线正负极,慢慢升压,我想问的是变频器不是有预充电的吗,为什么还要用直流调压器啊?预充电有预充电电阻和预充电继电器,那么预充电继电器吸合和断开的时间是由什么来控制呢,这个时间可调吗?还有,如果接上输入电源,但是不启动,那么这个时候是不是在执行预充电?另外,如果不执行任何形式的预充电,变频器是在接上输入电源时主

0评论2024-10-0470

51单片机CPU的内部结构及工作原理
从上图中我们可以看到,在虚线框内的就是CPU的内部结构了,8位的MCS-51单片机的CPU内部有数术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit)、累加器A(8位)、寄存器B(8位)、程序状态字PSW(8位)、程序计数器PC(有时也称为指令指针,即IP,16位)、地址寄存器AR(16位)、数据寄存器DR(8位)、指令寄存器IR(8位)、指令译码器ID、控制器等部件组成。1、运

0评论2024-10-0474

电功率计算公式的灵活变通
现有一个碳膜电阻,其额定电功率为P=1W(瓦),额定电阻为R=100Ω(欧);知道这两个数值后需要计算出这个电阻的额定电流I以及额定电压U。解题:我们知道电功率公式是P=UI,现在我们知道电功率和电阻,所以电功率公式要转换一下,转换计算公式为:P=I²R;但是我们需要计算的是电流,所以I²=P/R,然后把I开方就计算出了电流:电流:然后我们代入上面的公式中,I=1/10

0评论2024-10-0492

编码器工作原理
绝对脉冲编码器:APC  增量脉冲编码器:SPC  两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件.  旋转编码器是用来测量转速的装置。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数(几十个到几千个都有),和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲,而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲,通过这两组脉冲不仅可以测量转速,还可以判断旋转的方向。  增量型编码器与绝

0评论2024-10-0468