PCB設計

スイッチング電源の設計では、物理的な設計は PCBボード 最後のリンクです。 設計方法が不適切な場合、PCBが電磁干渉を放射しすぎて、電源の動作が不安定になる可能性があります。 以下は、各ステップで注意を払う必要がある事項の分析です。

回路図からPCB設計プロセスまで

コンポーネントパラメータの設定–> 入力原則ネットリスト–> 設計パラメータ設定–> 手動レイアウト–> 手動ケーブル接続–> 設計の検証–> レビュー–＆gt; CAM出力。

パラメータ設定

隣接するワイヤ間の間隔は、電気的安全性の要件を満たす必要があり、操作と製造の便宜のために、間隔はできるだけ広くする必要があります。 最小間隔は、少なくとも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視差のある信号線の場合、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。

加工中のパッドの欠陥を避けるために、パッドの内穴の端とプリント基板の端の間の距離は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ワイヤーが比較的細い場合、パッドとワイヤーの間の接続は液滴形状に設計されます。 利点は、パッドが簡単に剥がれないことですが、ワイヤーとパッドは簡単に外れません。

コンポーネントのレイアウト

回路図の設計が正しく、プリント回路基板の設計が不適切であっても、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本の細い平行線が近接している場合、信号波形に遅延が発生し、伝送ラインの端で反射ノイズが発生します。 電源とアース線による干渉により、製品の性能が低下します。 したがって、プリント回路基板を設計するときは、正しい方法に注意を払う必要があります。

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電源スイッチのAC回路

②出力整流器交流回路

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

入力コンデンサをおおよそのDC電流で充電することにより、フィルタコンデンサは主に広帯域エネルギー貯蔵の役割を果たします。 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すると同時に、出力負荷ループからDCエネルギーを排除するために使用されます。

したがって、入力および出力フィルタコンデンサの配線端子は非常に重要です。 入力電流ループと出力電流ループは、それぞれフィルタコンデンサの配線端子からのみ電源に接続する必要があります。 入出力回路と電源スイッチ/整流回路の接続をコンデンサの端子に直接接続できない場合、ACエネルギーは入力または出力フィルタコンデンサを通過して環境に放射されます。

電源スイッチと整流器のAC回路には、高次高調波成分とスイッチの基本周波数よりもはるかに高い周波数を持つ高振幅の台形電流が含まれています。 ピーク振幅は、連続入出力DC電流の最大5倍になる可能性があります。 遷移時間は通常約50nsです。

XNUMXつの回路は電磁干渉を発生させる可能性が最も高いため、これらのAC回路の前に、電源内の他の印刷配線を布に接続する必要があります。各ループには、フィルターコンデンサ、電源スイッチまたは整流器、インダクタまたは変圧器のXNUMXつの主要コンポーネントを隣接して配置する必要があります。互いに、エレメント位置間の電流経路を調整して、可能な限り短くします。

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、その電気設計に似ています。最良の設計プロセスは次のとおりです。

①変圧器を配置する

②電源スイッチの電流ループを設計する

③出力整流器の電流ループを設計する

④交流電源回路に接続されている制御回路

配線

スイッチング電源には高周波信号が含まれており、PCBに印刷されたライン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誘導性リアクタンスに影響を与えるため、周波数応答に影響を与えます。 DC信号を通過す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rf信号に結合され、回路の問題を引き起こす可能性があります（または干渉信号を再放射することさえあります）。

したがって、AC電流を流れる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、印刷ラインと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のインダクタンスとインピーダンスに正比例し、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、印刷された線の周波数は電磁波を送受信できなくなり、より多くのrfエネルギーを放射できます。

プリント基板電流の大きさに応じて、電力線の幅をできるだけ広くするために、ループの抵抗を減らしてください。 同時に、電力線、接地線、および電流の方向を一定にして、ノイズ対策機能を強化します。

接地は、スイッチング電源のXNUMXつの電流回路の下部分岐であり、回路の共通基準点として非常に重要な役割を果たし、干渉を制御するための重要な方法です。 したがって、レイアウトの接地ケーブルを慎重に検討してください。 アースケーブルが混在していると、電源が不安定になる場合があります。

チェック

配線設計が完了したら、設計者による配線設計がルールに沿っているかどうかを注意深くチェックする必要があります。同時に、ルールは、PCB製造プロセスの要求に一致するかどうか、ライン間の一般的な検査、ラインおよびエレメントボンディングパッド、ラインおよび連絡孔、エレメントボンディングパッドおよび連絡ポア、スルーホールおよびスルーホール間の距離は、製造要件を満たすかどうかにかかわらず、合理的です。

電源コードとアース線の幅が適切かどうか、およびPCB内でアース線を広げる余地があるかどうか。 注：一部のエラーは無視できます。たとえば、一部のコネクタのアウトラインの一部がボードフレームの外側に配置されているため、間隔を確認するのは誤りです。 また、配線や穴を変更するたびに、銅をXNUMX回塗り直す必要があります。

デザインルール、レイヤー定義、線幅、間隔、パッド、穴の設定を含む「PCBチェックリスト」に従ってレビューしますが、デバイスレイアウト、電源、接地ネットワーク配線、高速クロックの合理性のレビューにも焦点を当てますネットワークの配線とシールド、デカップリングコンデンサの配置と接続。

設計出力

出力ライト描画ファイルに関する注意：

（1）ドリルファイル（NCドリル）の生成に加えて、ワイヤリング層（下）、スクリーン印刷層（トップスクリーン印刷、ボトムスクリーン印刷を含む）、溶接層（下溶接）、ドリル層（下）を出力する必要があります。

②スクリーン印刷レイヤーのレイヤーを設定する場合は、パーツタイプを選択せず​​、上（下）のアウトライン、テキスト、ライン、スクリーン印刷レイヤーを選択してください。

③各レイヤーのレイヤーを設定する場合は、ボードアウトラインを選択してください。 スクリーン印刷レイヤーのレイヤーを設定するときは、パーツタイプを選択せず​​、上（下）とスクリーン印刷レイヤーのアウトラインとテキストを選択します。.