스위칭 전원 공급 장치의 설계에서 물리적 설계는 PCB 보드 마지막 링크입니다. 설계 방법이 부적절하면 PCB가 너무 많은 전자기 간섭을 방출하여 전원 공급 장치가 불안정하게 작동할 수 있습니다. 각 단계별 분석에서 주의해야 할 사항은 다음과 같습니다.

회로도에서 PCB로의 설계 흐름

구성요소 매개변수 설정-“입력 원리 넷리스트-“설계 매개변수 설정-” 수동 레이아웃-“수동 배선-“검증 설계-” 검토-“CAM 출력.

구성 요소 레이아웃

회로도 설계가 정확하고 인쇄 회로 기판이 올바르게 설계되지 않은 경우에도 전자 장비의 신뢰성에 부정적인 영향을 미친다는 것이 실습을 통해 입증되었습니다. 예를 들어, 인쇄 기판의 두 가는 평행선이 서로 가까이 있으면 신호 파형의 지연과 전송 라인 끝에서 반사 노이즈가 발생합니다. 전원 및 접지선의 부적절한 고려로 인한 간섭으로 인해 제품이 손상될 수 있습니다. 성능이 저하되므로 인쇄회로기판을 설계할 때 올바른 방법을 채택하는 데 주의를 기울여야 합니다. 각 스위칭 전원 공급 장치에는 XNUMX개의 전류 루프가 있습니다.

(1) 전원 스위치 AC 회로

(2) 출력 정류기 AC 회로

(3) 입력 신호 소스 전류 루프

(4) 출력 부하 전류 루프 입력 루프

입력 커패시터는 대략적인 DC 전류로 충전됩니다. 필터 커패시터는 주로 광대역 에너지 저장 장치 역할을 합니다. 마찬가지로 출력 필터 커패시터는 출력 정류기의 고주파 에너지를 저장하고 출력 부하 루프의 DC 에너지를 제거하는 데에도 사용됩니다. 따라서 입력 및 출력 필터 커패시터의 단자는 매우 중요합니다. 입력 및 출력 전류 회로는 각각 필터 커패시터의 단자에서 전원 공급 장치에 연결되어야 합니다. 입력/출력 회로와 전원 스위치/정류기 회로 사이의 연결이 커패시터에 연결될 수 없는 경우 단자가 직접 연결되고 AC 에너지는 입력 또는 출력 필터 커패시터에 의해 환경으로 방사됩니다.

전원 스위치의 AC 회로와 정류기의 AC 회로에는 높은 진폭의 사다리꼴 전류가 포함됩니다. 이러한 전류의 고조파 성분은 매우 높습니다. 주파수는 스위치의 기본 주파수보다 훨씬 큽니다. 피크 진폭은 연속 입력/출력 DC 전류 진폭의 5배만큼 높을 수 있습니다. 전환 시간은 일반적으로 약 50ns입니다.

이 두 루프는 전자기 간섭에 가장 취약하므로 이 AC 루프는 전원 공급 장치의 다른 인쇄된 라인보다 먼저 배치해야 합니다. 각 루프의 세 가지 주요 구성 요소는 필터 커패시터, 전원 스위치 또는 정류기, 인덕터 또는 변압기입니다. 그것들을 나란히 놓고 구성 요소의 위치를 ​​조정하여 구성 요소 간의 현재 경로를 가능한 한 짧게 만듭니다. 스위칭 전원 공급 장치 레이아웃을 설정하는 가장 좋은 방법은 전기 설계와 유사합니다. 최상의 디자인 프로세스는 다음과 같습니다.

변압기를 놓으십시오

전원 스위치 전류 루프 설계

출력 정류기 전류 루프 설계

AC 전원 회로에 연결된 제어 회로

입력 전류 소스 루프와 입력 필터를 설계합니다. 회로의 기능 단위에 따라 출력 부하 루프 및 출력 필터를 설계합니다. 회로의 모든 구성 요소를 배치할 때 다음 원칙을 충족해야 합니다.

(1) 먼저 PC B의 크기를 고려하십시오. PC B 크기가 너무 크면 인쇄된 라인이 길어지고 임피던스가 증가하고 노이즈 방지 기능이 감소하고 비용이 증가합니다. PC B 크기가 너무 작으면 방열이 잘 되지 않고 인접 라인이 쉽게 방해를 받습니다. 회로 기판의 가장 좋은 모양은 직사각형이고 종횡비는 3:2 또는 4:3이며 회로 기판의 가장자리에 위치한 부품은 일반적으로 회로 기판의 가장자리에서 2mm 이상 떨어져 있습니다.

(2) 장치를 배치할 때 너무 조밀하지 않은 후속 납땜을 고려하십시오.

(3) 각 기능 회로의 핵심 부품을 중심으로 주변에 배치합니다. 구성 요소는 PC B에 균일하고 깔끔하게 조밀하게 배열되어야 하며 구성 요소 간의 리드와 연결을 최소화 및 단축해야 하며 디커플링 커패시터는 장치의 VCC에 최대한 가까이 있어야 합니다.

(4) 고주파에서 작동하는 회로의 경우 구성 요소 간의 분산 매개 변수를 고려해야 합니다. 일반적으로 회로는 가능한 한 병렬로 배열해야 합니다. 이와 같이 미려할 뿐만 아니라 설치 및 용접이 용이하고 대량생산이 용이하다.

(5) 각 기능 회로부의 위치를 ​​회로의 흐름에 따라 배치하여 레이아웃이 신호 순환에 편리하고 신호가 가능한 한 같은 방향으로 유지되도록 합니다.

(6) 레이아웃의 첫 번째 원칙은 배선 속도를 보장하고 장치를 이동할 때 플라잉 리드 연결에주의하고 연결된 장치를 함께 묶는 것입니다.

(7) 스위칭 전원 공급 장치의 방사 간섭을 억제하기 위해 루프 면적을 최대한 줄이십시오.

매개변수 설정

인접한 전선 사이의 거리는 전기 안전 요구 사항을 충족할 수 있어야 하며 작동 및 생산을 용이하게 하기 위해 거리는 가능한 한 넓어야 합니다. 최소 간격은 최소한 허용 가능한 전압에 적합해야 합니다. 배선 밀도가 낮으면 신호선의 간격을 적절하게 늘릴 수 있습니다. 고레벨과 저레벨 사이의 간격이 큰 신호 라인의 경우 간격은 최대한 짧게 하고 간격을 늘려야 합니다. 트레이스 간격을 8mil로 설정합니다.

패드의 내부 구멍 가장자리에서 인쇄 기판 가장자리까지의 거리는 1mm 이상이어야 처리 중 패드의 결함을 방지할 수 있습니다. 패드에 연결된 트레이스가 가늘면 패드와 트레이스 사이의 연결이 물방울 모양으로 설계되어야 합니다. 이것의 장점은 패드가 쉽게 벗겨지지 않으나 흔적과 패드가 쉽게 분리되지 않는다는 점이다.

배선

스위칭 전원 공급 장치에는 고주파 신호가 포함되어 있습니다. PC B에 인쇄된 모든 라인은 안테나 역할을 할 수 있습니다. 인쇄된 라인의 길이와 너비는 임피던스와 인덕턴스에 영향을 미치므로 주파수 응답에 영향을 줍니다. DC 신호를 통과하는 인쇄된 라인도 인접한 인쇄된 라인의 무선 주파수 신호에 결합되어 회로 문제를 일으킬 수 있습니다(심지어 간섭 신호를 다시 방출할 수도 있음). 따라서 AC 전류가 흐르는 모든 인쇄 라인은 최대한 짧고 넓게 설계해야 합니다. 즉, 인쇄 라인 및 기타 전원 라인에 연결되는 모든 구성 요소는 매우 가깝게 배치되어야 합니다.

인쇄된 라인의 길이는 그것이 나타내는 인덕턴스와 임피던스에 비례하고 너비는 인쇄된 라인의 인덕턴스와 임피던스에 반비례합니다. 길이는 인쇄된 라인의 응답 파장을 반영합니다. 길이가 길수록 인쇄된 라인이 전자기파를 송수신할 수 있는 주파수가 낮아지고 더 많은 무선 주파수 에너지를 방출할 수 있습니다. 인쇄 회로 기판의 전류에 따라 루프 저항을 줄이기 위해 전원 라인의 너비를 늘리십시오. 동시에 전원선과 접지선의 방향을 전류의 방향과 일치시키도록 하여 노이즈 방지 능력을 향상시킵니다. 접지는 스위칭 전원 공급 장치의 XNUMX개 전류 루프 중 맨 아래 분기입니다. 회로의 공통 기준점으로서 중요한 역할을 합니다. 간섭을 제어하는 ​​중요한 방법입니다.

따라서 레이아웃에서 접지선의 배치를 신중하게 고려해야 합니다. 다양한 접지를 혼합하면 전원 공급이 불안정해질 수 있습니다.

접지선 설계 시 다음 사항에 주의해야 합니다.

1. 단일 지점 접지를 올바르게 선택하십시오. 일반적으로 필터 커패시터의 공통 단자는 다른 접지 지점을 고전류의 AC 접지에 연결하기 위한 유일한 연결 지점이어야 합니다. 주로 회로의 각 부분에서 접지로 역류하는 전류가 변한다는 점을 고려하여 이 수준의 접지점에 연결해야 합니다. 실제 흐르는 라인의 임피던스는 회로의 각 부분의 접지 전위의 변화를 일으키고 간섭을 유발합니다. 이 스위칭 전원 공급 장치에서 배선 및 장치 간의 인덕턴스는 거의 영향을 미치지 않으며 접지 회로에 의해 형성되는 순환 전류는 간섭에 더 큰 영향을 미칩니다. 접지 핀에 연결하면 출력 정류기 전류 루프의 여러 구성 요소의 접지 와이어도 해당 필터 커패시터의 접지 핀에 연결되므로 전원 공급 장치가보다 안정적으로 작동하고 자체 여자가 쉽지 않습니다. 두 개의 다이오드 또는 작은 저항을 연결하십시오. 실제로는 상대적으로 집중된 동박 조각에 연결할 수 있습니다.

2. 접지선은 최대한 굵게 하십시오. 접지선이 매우 가늘면 전류의 변화에 ​​따라 접지전위가 변화하여 전자기기의 타이밍 신호 레벨이 불안정해지고 안티노이즈 성능이 저하됩니다. 따라서 각각의 대전류 접지단자는 가능한 한 짧고 넓은 인쇄선을 사용하고 전원선과 접지선의 폭은 최대한 넓게 할 필요가 있다. 접지선은 전원선보다 넓게 하는 것이 좋습니다. 그들의 관계는 접지선 “전원선” 신호선입니다. 폭은 3mm 이상이어야 하며, 구리층의 넓은 면적을 접지선으로 사용할 수도 있으며, 인쇄회로기판의 미사용 부분은 접지선으로 접지선으로 연결됩니다. 전역 배선을 수행할 때 다음 원칙도 따라야 합니다.

(1) 배선 방향: 납땜 표면의 관점에서 구성 요소의 배열은 회로도와 가능한 한 일치해야 합니다. 배선 방향은 회로도의 배선 방향과 일치하는 것이 가장 좋습니다. 일반적으로 생산 공정 중에 납땜 표면에 다양한 매개 변수가 필요하기 때문입니다. 검사, 그래서 이것은 생산의 검사, 디버깅 및 정밀 검사에 편리합니다(참고: 회로 성능과 전체 기계 설치 및 패널 레이아웃의 요구 사항을 충족한다는 전제를 나타냄).

(2) 배선도를 설계할 때 배선은 최대한 구부러지지 않도록 하고 인쇄된 호의 선폭이 갑자기 변하지 않도록 한다. 와이어의 모서리는 90도 이상이어야 하며 선은 단순하고 명확해야 합니다.

(3) 인쇄회로에서 교차회로는 허용되지 않는다. 교차할 수 있는 선의 경우 “드릴링” 및 “감기”를 사용하여 문제를 해결할 수 있습니다. 즉, 특정 리드가 다른 저항, 커패시터 및 XNUMX극관 핀 아래의 틈을 “드릴”시키거나 교차할 수 있는 특정 리드의 끝을 “감아” 넣습니다. 회로가 얼마나 복잡한 특별한 상황에서는 설계를 단순화하는 것도 허용됩니다. 와이어를 사용하여 교차 회로 문제를 해결하십시오. 단면 기판으로 인해 인라인 구성 요소는 p 표면에 위치하고 표면 실장 장치는 바닥 표면에 위치합니다. 따라서 인라인 장치는 레이아웃 중에 표면 실장 장치와 겹칠 수 있지만 패드의 겹침은 피해야 합니다.

3. 입력 접지 및 출력 접지 이 스위칭 전원 공급 장치는 저전압 DC-DC입니다. 출력 전압을 변압기의 XNUMX차측으로 되돌리기 위해서는 양쪽 회로에 공통 기준 접지가 있어야 하므로 양쪽 접지선에 구리를 놓은 후 함께 연결하여 공통 접지를 형성해야 합니다.

시험

배선 설계가 완료된 후 배선 설계가 설계자가 정한 규칙에 부합하는지 여부를 주의 깊게 확인하는 동시에 설정된 규칙이 인쇄 기판 생산 공정의 요구 사항을 충족하는지 확인해야 합니다. . 일반적으로 선과 선, 선과 부품 패드, 선을 확인합니다. 관통 구멍, 부품 패드 및 관통 구멍, 관통 구멍 및 관통 구멍으로부터의 거리가 적절한지, 그리고 이들이 생산 요구 사항을 충족하는지 여부. 전원선과 접지선의 폭이 적당한지, PCB에 접지선을 넓힐 곳이 있는지 여부. 참고: 일부 오류는 무시할 수 있습니다. 예를 들어, 일부 커넥터의 외곽선 일부가 보드 프레임 외부에 배치되면 간격을 확인할 때 오류가 발생합니다. 또한 배선 및 비아가 수정될 때마다 구리를 다시 코팅해야 합니다.