PCB设计技巧中开关电源的讲解

PCB设计技巧中开关电源的讲解

在任何开关电源设计中，PCB板的物理设计都是最后一个环节。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。下面对各个步骤的注意事项进行分析。

1.从原理图到PCB的设计流程

创建元件参数->输入原理网表->设计参数设置->手动布局->手动布线->验证设计->评审->CAM输出。

2. 参数设置

相邻导体之间的间距必须满足电气安全要求，并且为了便于操作和生产，间距也应尽可能宽。最小间距至少应适合电压。当布线密度较低时，可适当增大信号线的间距。高低电平差的信号线应尽量短，并加大间距。一般布线间距设置为8mil。焊盘内孔边缘到印制板边缘的距离应大于1mm，以免加工时出现焊盘缺陷。当与焊盘连接的布线较细时，焊盘与布线的连接应设计为水滴状。这样做的好处是焊盘不易剥落，但布线与焊盘不易断开。

printed circuit board

3. 组件布局

实践证明，即使电路原理图设计正确，印刷电路板设计不当，也会对电子设备的可靠性造成不利影响。例如，如果印制板的两条细平行线靠得很近，就会形成信号波形的延迟，并在传输线的末端形成反射噪声；电源和地线考虑不当所产生的干扰会降低产品的性能。因此，设计印制电路板时应采用正确的方法。每个开关电源有四个电流电路：

◆ 电源开关交流电路

◆ 输出整流交流电路

◆ 输入信号源电流电路

◆ 输出负载电流电路输入电路

输入电容采用近似直流电流充电，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并消除输出负载电路的直流能量。因此，输入输出滤波电容的端子非常重要。输入和输出电流电路只能从滤波电容的端子连接到电源；如果输入/输出电路与电源开关/整流电路之间的连接不能直接连接到电容器的端子，则交流能量将通过输入或输出滤波电容器辐射到环境中。

电源开关的交流电路和整流器的交流电路中含有高幅值的梯形电流。这些电流的谐波分量非常高，其频率远远大于开关的基频。峰值幅度最高可达连续输入/输出直流电流幅度的 5 倍。过渡时间通常约为 50ns。这两个电路最容易产生电磁干扰，因此必须在电源中布线其他印刷线之前铺设这些交流电路。每个电路的三个主要元件，滤波电容器、电源开关或整流器、电感器或变压器，应彼此相邻放置。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法与其电气设计类似。最佳设计流程如下：

1.放置变压器

2. 设计电源开关电流电路

3.输出整流电路设计

4.控制电路与交流电源电路连接

设计输入电流源电路和输入滤波器设计输出负载电路和输出滤波器根据电路的功能单元，电路各元件的布局应遵循以下原则：

● 首先应考虑PCB 尺寸。 PCB尺寸过大时，印制线长，阻抗增大，抗噪声能力下降，成本增加；如果太小，散热差，相邻线路容易受到干扰。电路板的最佳形状为矩形，长宽比为3：2或4：3。位于电路板边缘的元件距离电路板边缘一般不小于2mm

● 放置元件时要考虑到以后的焊接，不要太密集

● 以各功能电路的核心器件为中心，围绕其布置。 PCB上元器件的排列应均匀、有序、紧凑，并尽可能减少和缩短元器件之间的引线和连线。去耦电容尽量靠近元件的VCC

● 对于高频工作的电路，应考虑元件之间的分布参数。对于一般电路，元件应尽量并联排列。这样不仅美观，而且易于组装焊接，易于批量生产

● 按照电路流程安排各功能电路单元的位置，使布局方便信号流向，并尽可能保持信号方向一致

● 布局的首要原则是保证布线的分布率。移动元件时注意飞线的连接，有接线关系的元件放在一起