การออกแบบ PCB

ในการออกแบบแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งใดๆ การออกแบบทางกายภาพของ PCB บอร์ด เป็นลิงค์สุดท้าย หากวิธีการออกแบบไม่เหมาะสม PCB อาจแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามากเกินไป ส่งผลให้การทำงานของแหล่งจ่ายไฟไม่เสถียร ต่อไปนี้เป็นการวิเคราะห์เรื่องที่ต้องใส่ใจในแต่ละขั้นตอน

จากแผนผังไดอะแกรมไปจนถึงกระบวนการออกแบบ PCB

Set up component parameters – > Input principle netlist – > การออกแบบการตั้งค่าพารามิเตอร์ – > เค้าโครงด้วยตนเอง – > การเดินสายแบบแมนนวล – > ตรวจสอบการออกแบบ – > รีวิว – & gt; เอาต์พุต CAM

การตั้งค่าพารามิเตอร์

ระยะห่างระหว่างสายไฟที่อยู่ติดกันต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยทางไฟฟ้า และเพื่อความสะดวกในการใช้งานและการผลิต ระยะห่างควรกว้างที่สุด The minimum spacing should be suitable for the voltage at least. When the wiring density is low, the spacing of signal lines can be appropriately increased. For the signal lines with high and low level disparity, the spacing should be as short as possible and the spacing should be increased.

ระยะห่างระหว่างขอบของรูด้านในของแผ่นอิเล็กโทรดกับขอบของแผ่นพิมพ์ควรมากกว่า 1 มม. เพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องของแผ่นอิเล็กโทรดระหว่างการตัดเฉือน เมื่อลวดที่เชื่อมต่อกับแผ่นรองค่อนข้างบาง การเชื่อมต่อระหว่างแผ่นรองกับลวดจะถูกออกแบบให้เป็นรูปทรงหยดน้ำ ข้อดีคือ แผ่นลอกไม่หลุดง่าย แต่ลวดและแผ่นถอดไม่ง่าย

Component layout

Practice has proved that even if the circuit schematic design is correct and the printed circuit board design is improper, the reliability of electronic equipment will be adversely affected.

For example, if two thin parallel lines of a printed board are close together, there will be a delay in the signal waveform, resulting in reflected noise at the end of the transmission line. การรบกวนที่เกิดจากแหล่งจ่ายไฟและสายดินจะทำให้ประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ลดลง ดังนั้นเมื่อออกแบบแผงวงจรพิมพ์ควรให้ความสนใจกับวิธีที่ถูกต้อง

แหล่งจ่ายไฟสลับแต่ละตัวมีสี่ลูปปัจจุบัน:

① Ac circuit of power switch

② วงจรเรียงกระแสกระแสสลับเอาท์พุต

แหล่งสัญญาณอินพุตลูปปัจจุบัน

④ ลูปกระแสโหลดเอาต์พุต ลูปอินพุต

โดยการชาร์จตัวเก็บประจุอินพุตด้วยกระแสไฟตรงโดยประมาณ ตัวเก็บประจุตัวกรองส่วนใหญ่มีบทบาทในการจัดเก็บพลังงานแบบบรอดแบนด์ ในทำนองเดียวกัน ตัวเก็บประจุตัวกรองเอาท์พุตใช้เพื่อเก็บพลังงานความถี่สูงจากวงจรเรียงกระแสเอาท์พุตในขณะที่กำจัดพลังงานกระแสตรงออกจากลูปโหลดเอาต์พุต

ดังนั้นขั้วสายไฟของตัวเก็บประจุตัวกรองอินพุตและเอาต์พุตจึงมีความสำคัญมาก ลูปกระแสอินพุตและเอาต์พุตควรเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟจากขั้วสายไฟของตัวเก็บประจุตัวกรองตามลำดับเท่านั้น หากการเชื่อมต่อระหว่างวงจรอินพุต/เอาต์พุตและวงจรสวิตช์ไฟ/วงจรเรียงกระแสไม่สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับขั้วของตัวเก็บประจุ พลังงาน ac จะผ่านตัวเก็บประจุตัวกรองอินพุตหรือเอาต์พุตและแผ่ออกสู่สิ่งแวดล้อม

วงจรไฟฟ้ากระแสสลับของสวิตช์จ่ายไฟและวงจรเรียงกระแสมีกระแสสี่เหลี่ยมคางหมูแอมพลิจูดสูงซึ่งมีส่วนประกอบฮาร์มอนิกสูงและความถี่สูงกว่าความถี่พื้นฐานของสวิตช์มาก แอมพลิจูดสูงสุดสามารถสูงถึง 5 เท่าของกระแสตรงอินพุต/เอาท์พุตต่อเนื่อง เวลาในการเปลี่ยนมักจะประมาณ 50ns

วงจรทั้งสองมีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นต้องพิมพ์สายไฟอื่น ๆ ในแหล่งพลังงานไปยังผ้าก่อนวงจรไฟฟ้ากระแสสลับเหล่านี้แต่ละองค์ประกอบหลักสามห่วงของตัวเก็บประจุตัวกรองสวิตช์ไฟหรือวงจรเรียงกระแสตัวเหนี่ยวนำหรือหม้อแปลงไฟฟ้าจะต้องอยู่ติดกัน ให้ปรับเส้นทางปัจจุบันระหว่างตำแหน่งขององค์ประกอบให้สั้นที่สุด

วิธีที่ดีที่สุดในการสร้างเลย์เอาต์ของแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งนั้นคล้ายกับการออกแบบทางไฟฟ้า ขั้นตอนการออกแบบที่ดีที่สุดมีดังนี้:

① วางหม้อแปลงไฟฟ้า

② ออกแบบวงจรกระแสสลับของสวิตช์ไฟ

③ ออกแบบวงจรกระแสไฟขาออกของวงจรเรียงกระแส

④ วงจรควบคุมที่ต่อกับวงจรแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ

การเดินสายไฟ

แหล่งจ่ายไฟสลับมีสัญญาณความถี่สูงและสายที่พิมพ์บน PCB สามารถทำหน้าที่เป็นเสาอากาศได้ ความยาวและความกว้างของเส้นที่พิมพ์จะส่งผลต่ออิมพีแดนซ์และค่ารีแอกแตนซ์อุปนัย ซึ่งส่งผลต่อการตอบสนองความถี่ แม้แต่เส้นที่พิมพ์ผ่านสัญญาณ dc ก็สามารถเชื่อมต่อกับสัญญาณ rf จากเส้นที่พิมพ์ที่อยู่ติดกัน และทำให้เกิดปัญหากับวงจรได้ (หรือแม้แต่ส่งสัญญาณรบกวนซ้ำ)

บรรทัดที่พิมพ์ทั้งหมดซึ่งไหลผ่านกระแสไฟฟ้ากระแสสลับควรได้รับการออกแบบให้สั้นและกว้างที่สุด ซึ่งหมายความว่าส่วนประกอบทั้งหมดที่เชื่อมต่อกับสายที่พิมพ์และกับสายไฟอื่น ๆ จะต้องวางชิดกัน

ความยาวของเส้นที่พิมพ์จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับการเหนี่ยวนำและความต้านทาน และความกว้างเป็นสัดส่วนผกผันกับการเหนี่ยวนำและความต้านทานของเส้นที่พิมพ์ ความยาวสะท้อนความยาวคลื่นของการตอบสนองของเส้นที่พิมพ์ ยิ่งมีความยาวมากเท่าใด ความถี่ของเส้นที่พิมพ์ก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้นที่สามารถส่งและรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และพลังงาน rf ที่เปล่งออกมาก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ตามขนาดของแผงวงจรพิมพ์ในปัจจุบัน เท่าที่เป็นไปได้ที่จะเพิ่มความกว้างของสายไฟ ลดความต้านทานของวง ในเวลาเดียวกัน ทำให้สายไฟ สายกราวด์ และทิศทางปัจจุบันสอดคล้องกัน ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการป้องกันเสียงรบกวน

การต่อสายดินเป็นสาขาด้านล่างของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับสี่วงจร ซึ่งมีบทบาทสำคัญมากในฐานะจุดอ้างอิงทั่วไปของวงจร และเป็นวิธีสำคัญในการควบคุมสัญญาณรบกวน ดังนั้นให้พิจารณาสายดินในเลย์เอาต์อย่างระมัดระวัง การผสมสายดินอาจทำให้แหล่งจ่ายไฟไม่เสถียร

ตรวจสอบ

การออกแบบสายไฟเสร็จสมบูรณ์ จำเป็นต้องตรวจสอบการออกแบบสายไฟอย่างละเอียดโดยนักออกแบบให้สอดคล้องกับกฎ กฎในขณะเดียวกันยังต้องยืนยันว่าสอดคล้องกับความต้องการของกระบวนการผลิต PCB, สายการตรวจสอบทั่วไปถึงบรรทัด แผ่นยึดเส้นและองค์ประกอบ เส้นและรูพรุนสื่อสาร แผ่นยึดองค์ประกอบและรูพรุนสื่อสาร ผ่านรูและระยะห่างระหว่างรูทะลุมีความเหมาะสม ไม่ว่าจะเป็นไปตามข้อกำหนดการผลิตหรือไม่

ความกว้างของสายไฟและสายกราวด์เหมาะสมหรือไม่ และมีที่ว่างสำหรับขยายสายกราวด์ใน PCB หรือไม่ หมายเหตุ: ข้อผิดพลาดบางอย่างสามารถละเว้นได้ ตัวอย่างเช่น ส่วนหนึ่งของโครงร่างของตัวเชื่อมต่อบางตัวถูกวางไว้นอกเฟรมบอร์ด ดังนั้นการตรวจสอบระยะห่างจึงไม่ถูกต้อง นอกจากนี้ หลังจากการดัดแปลงสายไฟและรูในแต่ละครั้ง จำเป็นต้องเคลือบทองแดงอีกครั้งหนึ่งครั้ง

ตรวจสอบตาม “รายการตรวจสอบ PCB” รวมถึงกฎการออกแบบ คำจำกัดความของเลเยอร์ ความกว้างของเส้น ระยะห่าง แผ่นรอง การตั้งค่ารู แต่ยังเน้นที่การพิจารณาความสมเหตุสมผลของเค้าโครงอุปกรณ์ แหล่งจ่ายไฟ การต่อสายดินเครือข่าย นาฬิกาความเร็วสูง การเดินสายและการป้องกันเครือข่าย การจัดวางตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนและการเชื่อมต่อ

ผลงานการออกแบบ

หมายเหตุสำหรับไฟล์วาดแสงเอาต์พุต:

(1) จำเป็นต้องส่งออกเลเยอร์สายไฟ (ด้านล่าง) ชั้นการพิมพ์หน้าจอ (รวมถึงการพิมพ์หน้าจอด้านบน การพิมพ์หน้าจอด้านล่าง) ชั้นเชื่อม (การเชื่อมด้านล่าง) ชั้นการเจาะ (ด้านล่าง) นอกเหนือจากการสร้างไฟล์เจาะ (NC Drill)

② เมื่อตั้งค่า Layer ของการพิมพ์หน้าจอ Layer อย่าเลือก Part Type เลือก Outline, Text และ Line ที่ด้านบน (ด้านล่าง) และการพิมพ์หน้าจอ Layer

③ เมื่อตั้งค่า Layer ของแต่ละ Layer ให้เลือก Board Outline เมื่อตั้งค่า Layer ของการพิมพ์หน้าจอ Layer อย่าเลือก Part Type แล้วเลือก Outline และ Text ของด้านบน (ด้านล่าง) และการพิมพ์หน้าจอ Layer.