开关电源的PCB设计怎么做?

在任何开关电源设计中, PCB板 是最后一个链接。 如果设计方法不当,PCB可能会辐射过多的电磁干扰,导致电源工作不稳定。 以下是各步骤分析中的注意事项。

印刷电路板

1.从原理图到PCB的设计流程

建立元件参数-》输入原理网表-》设计参数设置-》手动版图-》手动接线-》验证设计-》复查-》CAM输出。

2.参数设置

相邻导线之间的距离必须能够满足电气安全要求,并且为了便于操作和生产,距离应尽可能宽。 最小间距必须至少适合承受

电压

当布线密度较低时,可以适当增加信号线的间距。 对于有高低电平的信号线,间距要尽量短,间距要加大。 一般布线间距设置为8mil。 焊盘内孔边缘与印制板边缘的距离应大于1mm,这样可以避免焊盘在加工过程中出现缺陷。 当与焊盘相连的走线较细时,应将焊盘与走线的连接设计成水滴状。 这样做的好处是焊盘不易剥落,但走线与焊盘不易断开。

3. 组件布局

实践证明,即使

跑道

原理图设计正确,印刷电路板设计不当。

电子

设备的可靠性受到不利影响。 例如,如果印制板的两条平行细线靠得很近,则信号波形会延迟,并且会在传输线的末端形成反射噪声。 性能下降,所以在设计印刷电路板时,要注意采用正确的方法。 每个开关电源有四个电流

循环:

电源开关交流电路

输出整流交流电路

输入信号源电流环

输出负载电流回路输入回路

将近似 DC 电流传递到输入

电容

充电时,滤波电容主要起宽带储能作用; 同样,输出滤波电容也用于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。 因此,输入输出滤波电容的接线端非常重要。 输入和输出电流回路只能分别从滤波电容的端子接入电源; 如果输入/输出回路与电源开关/整流回路之间的连接不能通过电容端直接连接,交流能量会通过输入或输出滤波电容辐射到环境中。

电源开关的交流电路和整流器的交流电路中含有高幅梯形电流。 这些电流的谐波分量非常高。 频率远大于开关的基频。 峰值幅度可高达连续输入/输出直流电流幅度的 5 倍。 过渡时间通常在 50ns 左右。 这两个回路最容易受到电磁干扰,因此这些交流回路必须布置在电源中的其他印刷线路之前。 每个回路的三个主要部件是滤波电容器、电源开关或整流器,

电感

变压器

应相邻放置,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佳方式与其电气设计类似。 最佳设计流程如下:

1.放置变压器

2. 设计电源开关电流回路

3. 设计输出整流电流回路

4.控制电路连接到交流电源电路

设计输入电流源回路和输入

过滤

在根据电路的功能单元设计输出负载回路和输出滤波器时,在对电路的所有元件进行布局时,必须满足以下原则:

首先要考虑的是PCB的尺寸。 PCB尺寸过大时,印制线长,阻抗增加,抗噪能力下降,成本增加; PCB尺寸太小,散热不好,容易干扰相邻线路。 电路板的最佳形状是矩形,纵横比为3:2或4:3。 位于电路板边缘的元件一般距离电路板边缘不小于2mm。 放置元件时,要考虑以后的焊接,不要太密 以各功能电路的核心元件为中心,围绕其布局。 元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短元器件之间的引线和连线,去耦电容应尽量靠近器件的VCC。 在高频下工作的电路应该考虑元件。 分布参数。 一般情况下,电路应尽量并联。 这样,不仅美观,而且安装焊接方便,易于批量生产。 根据电路流向布置各功能电路单元的位置,便于信号流向,信号尽可能一致。 布局的第一原则是保证布线的布线。 移动设备时要注意飞线的连接,将连接的设备放在一起,尽量减少环路面积,抑制开关电源的辐射干扰。

4.接线

开关电源包含高频信号。 PCB 上的任何印刷线都可以用作天线。 印制线的长度和宽度会影响其阻抗和电感,从而影响频率响应。 即使是通过直流信号的印刷线路也会耦合到来自相邻印刷线路的射频信号并导致电路问题(甚至再次辐射干扰信号)。 因此,所有通过交流电流的印刷线路都应设计得尽可能短而宽,这意味着所有连接到印刷线路和其他电源线的元件必须放置得非常近。

印制线的长度与其电感和阻抗成正比,宽度与印制线的电感和阻抗成反比。 长度反映了印刷线响应的波长。 长度越长,印制线可以发送和接收电磁波的频率越低,可以辐射更多的射频能量。 根据印制电路板电流的大小,尽量增加电源线的宽度,以降低回路电阻。 同时,使电源线和地线的方向与电流的方向一致,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部支路。 它作为电路的公共参考点起着重要的作用,是控制干扰的重要方法。 因此,在布局时应仔细考虑接地线的放置。 各种接地混用会导致电源运行不稳定。