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開關電源PCB設計技巧和電氣安全規范

2016年04月21日 14:10 murata 作者:佚名 用戶評論(0

  在任何開關電源設計中,PCB板的物理設計都是最后一個環節,如果設計方法不當,PCB可能會輻射過多的電磁干擾,造成電源工作不穩定,以下針對各個步驟中所需注意的事項進行分析:

  一、 從原理圖到PCB的設計流程

  建立元件參數-》輸入原理網表-》設計參數設置-》手工布局-》手工布線-》驗證設計-》復查-》CAM輸出。

  二、 參數設置

  相鄰導線間距必須能滿足電氣安全要求,而且為了便于操作和生產,間距也應盡量寬些。最小間距至少要能適合承受的電壓,在布線密度較低時,信號線的間距可適當地加大,對高、低電平懸殊的信號線應盡可能地短且加大間距,一般情況下將走線間距設為8mil。焊盤內孔邊緣到印制板邊的距離要大于1mm,這樣可以避免加工時導致焊盤缺損。當與焊盤連接的走線較細時,要將焊盤與走線之間的連接設計成水滴狀,這樣的好處是焊盤不容易起皮,而是走線與焊盤不易斷開。

  如圖:

  

  三、 元器件布局

  實踐證明,即使電路原理圖設計正確,印制電路板設計不當,也會對電子設備的可靠性產生不利影響。例如,如果印制板兩條細平行線靠得很近,則會形成信號波形的延遲,在傳輸線的終端形成反射噪聲;由于電源、地線的考慮不周到而引起的干擾,會使產品的性能下降,因此,在設計印制電路板的時候,應注意采用正確的方法。每一個開關電源都有四個電流回路:

  (1)。 電源開關交流回路

  (2)。 輸出整流交流回路

  (3)。 輸入信號源電流回路

  (4)。 輸出負載電流回路輸入回路

  通過一個近似直流的電流對輸入電容充電,濾波電容主要起到一個寬帶儲能作用;類似地,輸出濾波電容也用來儲存來自輸出整流器的高頻能量,同時消除輸出負載回路的直流能量。所以,輸入和輸出濾波電容的接線端十分重要,輸入及輸出電流回路應分別只從濾波電容的接線端連接到電源;如果在輸入/輸出回路和電源開關/整流回路之間的連接無法與電容的接線端直接相連,交流能量將由輸入或輸出濾波電容并輻射到環境中去。

  電源開關交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形電流,這些電流中諧波成分很高,其頻率遠大于開關基頻,峰值幅度可高達持續輸入/輸出直流電流幅度的5倍,過渡時間通常約為50ns。這兩個回路最容易產生電磁干擾,因此必須在電源中其它印制線布線之前先布好這些交流回路,每個回路的三種主要的元件濾波電容、電源開關或整流器、電感或變壓器應彼此相鄰地進行放置,調整元件位置使它們之間的電流路徑盡可能短。

  建立開關電源布局的最好方法與其電氣設計相似,最佳設計流程如下:

  1.放置變壓器

  2. 設計電源開關電流回路

  3.設計輸出整流器電流回路

  4.連接到交流電源電路控制電路

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( 發表人:方泓翔 )

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