スイッチング電源の設計では、 PCBボード 最後のリンクです。 設計方法が不適切な場合、PCBは電磁干渉を過度に放射し、電源が不安定になる可能性があります。 以下は、分析する各ステップで注意が必要な事項です。

回路図面からPCBへの設計フロー

コンポーネントパラメータの確立-「入力原理ネットリスト-「設計パラメータ設定」-手動レイアウト-「手動配線-「検証設計」-」レビュー-「CAM出力。

コンポーネントのレイアウト

回路図の設計が正しく、プリント回路基板が適切に設計されていなくても、電子機器の信頼性に悪影響を与えることが実際に証明されています。 たとえば、プリント基板のXNUMX本の細い平行線が接近していると、信号波形の遅延と伝送線路の端での反射ノイズが発生します。 電源とアース線の不適切な考慮によって引き起こされる干渉は、製品を損傷させる原因になります。 性能が低下するため、プリント基板を設計する際には、正しい方法を採用するように注意する必要があります。 各スイッチング電源には、次のXNUMXつの電流ループがあります。

（1）電源スイッチAC回路

（2）出力整流器のAC回路

（3）入力信号源電流ループ

（4）出力負荷電流ループ入力ループ

入力コンデンサは、おおよそのDC電流によって充電されます。 フィルタコンデンサは主にブロードバンドエネルギー貯蔵として機能します。 同様に、出力フィルタコンデンサは、出力整流器からの高周波エネルギーを蓄積し、出力負荷ループのDCエネルギーを除去するためにも使用されます。 したがって、入力および出力フィルタコンデンサの端子は非常に重要です。 入力電流回路と出力電流回路は、それぞれフィルタコンデンサの端子からの電源にのみ接続する必要があります。 入出力回路と電源スイッチ/整流回路の接続がコンデンサに接続できない場合端子は直接接続されており、ACエネルギーは入力または出力フィルタコンデンサによって環境に放射されます。

電源スイッチのAC回路と整流器のAC回路には、高振幅の台形電流が含まれています。 これらの電流の高調波成分は非常に高くなっています。 周波数は、スイッチの基本周波数よりもはるかに高くなっています。 ピーク振幅は、連続入出力DC電流の振幅の5倍にもなる可能性があります。 遷移時間は通常約50nsです。

これらのXNUMXつのループは電磁干渉を受けやすいため、これらのACループは、電源の他の印刷された行の前に配置する必要があります。 各ループのXNUMXつの主要コンポーネントは、フィルターコンデンサ、電源スイッチまたは整流器、インダクタまたはトランスです。 それらを隣り合わせに配置し、コンポーネントの位置を調整して、コンポーネント間の現在のパスをできるだけ短くします。 スイッチング電源のレイアウトを確立するための最良の方法は、その電気的設計に似ています。 最適な設計プロセスは次のとおりです。

変圧器を配置します

電源スイッチの電流ループを設計する

出力整流器の電流ループを設計する

AC電源回路に接続された制御回路

入力電流源ループと入力フィルタを設計します。 回路の機能単位に応じて、出力負荷ループと出力フィルタを設計してください。 回路のすべてのコンポーネントをレイアウトするときは、次の原則を満たす必要があります。

（1）まず、PC Bのサイズを考えます。PCBのサイズが大きすぎると、印刷行が長くなり、インピーダンスが増加し、ノイズ対策能力が低下し、コストが増加します。 PC Bのサイズが小さすぎると、放熱が悪くなり、隣接するラインが乱れやすくなります。 回路基板の最適な形状は長方形で、アスペクト比は3：2または4：3であり、回路基板の端にあるコンポーネントは通常、回路基板の端から2mm以上離れています。

（2）デバイスを配置するときは、密度が高すぎないように、その後のはんだ付けを考慮してください。

（3）各機能回路のコア部品を中心に配置します。 コンポーネントはPCBに均等に、きちんとコンパクトに配置され、リードとコンポーネント間の接続を最小限に抑えて短くし、デカップリングコンデンサはデバイスのVCCにできるだけ近づける必要があります。

（4）高周波で動作する回路の場合、コンポーネント間の分散パラメータを考慮する必要があります。 一般的に、回路は可能な限り並列に配置する必要があります。 このように、美しいだけでなく、取り付けや溶接も簡単で、大量生産も簡単です。

（5）各機能回路ユニットの位置を回路の流れに合わせて配置し、信号の循環に便利なレイアウトにし、信号をできるだけ同じ方向に保ちます。

（6）レイアウトの第一原理は、配線速度を確保し、デバイスを移動するときにフライングリードの接続に注意し、接続されたデバイスをまとめることです。

（7）スイッチング電源の放射干渉を抑えるために、ループ面積をできるだけ小さくしてください。

パラメータ設定

隣接するワイヤ間の距離は、電気的安全要件を満たすことができなければならず、操作と生産を容易にするために、距離は可能な限り広くなければなりません。 最小間隔は、少なくとも許容電圧に適している必要があります。 配線密度が低い場合は、信号線の間隔を適切に広げることができます。 高レベルと低レベルの間に大きなギャップがある信号線の場合、間隔をできるだけ短くし、間隔を大きくする必要があります。 トレース間隔を8milに設定します。

パッドの内穴の端からプリント基板の端までの距離は、処理中のパッドの欠陥を避けるために1mmより大きくする必要があります。 パッドに接続されているトレースが薄い場合は、パッドとトレース間の接続をドロップ形状に設計する必要があります。 これの利点は、パッドが簡単に剥がれないことですが、トレースとパッドは簡単に外れません。

配線

スイッチング電源には高周波信号が含まれています。 PC Bに印刷された線は、アンテナとして機能します。 印刷された線の長さと幅はそのインピーダンスとインダクタンスに影響を与え、それによって周波数応答に影響を与えます。 DC信号を通過させる印刷されたラインでさえ、隣接する印刷されたラインからの無線周波数信号に結合し、回路の問題を引き起こす可能性があります（さらに干渉信号を再び放射することさえあります）。 したがって、AC電流を流すすべての印刷ラインは、できるだけ短く幅を広くするように設計する必要があります。つまり、印刷ラインやその他の電力線に接続されているすべてのコンポーネントを非常に近くに配置する必要があります。

印刷された線の長さはそれが示すインダクタンスとインピーダンスに比例し、幅は印刷された線のインダクタンスとインピーダンスに反比例します。 長さは、印刷されたラインの応答の波長を反映しています。 長さが長いほど、印刷された線が電磁波を送受信できる周波数が低くなり、より多くの無線周波数エネルギーを放射する可能性があります。 プリント基板の電流に応じて、電力線の幅を広げてループ抵抗を減らしてみてください。 同時に、電力線と接地線の方向を電流の方向と一致させることで、ノイズ対策能力を高めることができます。 接地は、スイッチング電源のXNUMXつの電流ループの最下部の分岐です。 回路の共通基準点として重要な役割を果たします。 干渉を制御するための重要な方法です。

したがって、アース線の配置はレイアウトで慎重に検討する必要があります。 さまざまな接地を混合すると、電源が不安定になります。

アース線の設計では、次の点に注意する必要があります。

1.シングルポイント接地を正しく選択します。 一般に、フィルタコンデンサの共通端子は、他の接地点を大電流のAC接地に結合するための唯一の接続点である必要があります。 主に回路の各部分でグランドに逆流する電流が変化することを考慮して、このレベルの接地点に接続する必要があります。 実際の流れるラインのインピーダンスは、回路の各部分の接地電位の変化を引き起こし、干渉を引き起こします。 このスイッチング電源では、配線やデバイス間のインダクタンスの影響が少なく、接地回路による循環電流の影響が大きくなります。 接地ピンに接続され、出力整流器電流ループのいくつかのコンポーネントの接地線は、対応するフィルタコンデンサの接地ピンにも接続されているため、電源はより安定して動作し、自励しにくくなっています。 XNUMXつのダイオードまたは小さな抵抗を接続します。実際、比較的濃縮された銅箔に接続できます。

2.アース線をできるだけ太くします。 アース線が非常に細いと、電流の変化に伴ってアース電位が変化し、電子機器のタイミング信号レベルが不安定になり、アンチノイズ性能が低下します。 したがって、各大電流接地端子は、できるだけ短く幅の広いプリント線を使用し、電源線と接地線の幅をできるだけ広くする必要があります。 アース線は電源線よりも幅を広くするのが最善です。 それらの関係は次のとおりです。アース線「電源線」信号線。 幅は3mmより大きくする必要があり、銅層の広い領域をアース線として使用することもでき、プリント回路基板上の未使用の場所はアース線としてアースに接続されます。 グローバル配線を実行するときは、次の原則にも従う必要があります。

（1）配線方向：はんだ付け面の観点から、部品の配置は概略図と可能な限り一致している必要があります。 配線方向は、回路図の配線方向と一致させるのが最適です。これは、通常、製造プロセス中にはんだ付け面にさまざまなパラメータが必要になるためです。 検査なので、生産時の検査、デバッグ、オーバーホールに便利です（注：回路性能と機械全体の設置およびパネルレイアウトの要件を満たすことを前提としています）。

（2）配線図を設計するときは、配線ができるだけ曲がったり、印刷された円弧の線幅が急激に変化したりしないようにしてください。 ワイヤーの角は90度以上で、線はシンプルで明確である必要があります。

（3）プリント回路にクロス回路を使用することはできません。 交差する可能性のある線については、「ドリル」と「ワインディング」を使用して問題を解決できます。 つまり、特定のリード線を他の抵抗、コンデンサ、および三極真空管ピンの下のギャップに「ドリル」させるか、交差する可能性のある特定のリード線の端に「巻き付け」ます。 回路がいかに複雑であるかという特別な状況では、設計を簡素化することもできます。 クロスサーキットの問題を解決するには、ワイヤを使用してブリッジします。 片面基板のため、インラインコンポーネントはトップ面に配置され、表面実装デバイスは底面に配置されます。 したがって、インラインデバイスはレイアウト中に表面実装デバイスとオーバーラップする可能性がありますが、パッドのオーバーラップは避ける必要があります。

3.入力グランドと出力グランドこのスイッチング電源は低電圧DC-DCです。 出力電圧をトランスの一次側にフィードバックするには、両側の回路に共通の基準接地が必要です。したがって、両側の接地線に銅を敷設した後、それらを相互に接続して共通の接地を形成する必要があります。

試験

配線設計が完了したら、配線設計が設計者が設定した規則に準拠しているかどうかを注意深く確認すると同時に、確立された規則がプリント基板製造プロセスの要件を満たしているかどうかを確認する必要があります。 。 通常、線と線、線とコンポーネントパッド、および線を確認します。 貫通穴、コンポーネントパッド、貫通穴、貫通穴、貫通穴からの距離が妥当かどうか、およびそれらが製造要件を満たしているかどうか。 電力線とアース線の幅が適切かどうか、PCB内にアース線を広げる場所があるかどうか。 注：一部のエラーは無視できます。 たとえば、一部のコネクタの輪郭の一部がボードフレームの外側に配置されている場合、間隔を確認するときにエラーが発生します。 さらに、配線とビアを変更するたびに、銅を再コーティングする必要があります。