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開關(guān)電源PCB設(shè)計原則及走線技巧

文章來自贛州宇輝儀器設(shè)備有限公司004km.cn

中心議題：

開關(guān)電源印制板布線原則

開關(guān)電源印制板銅皮走線的一些事項 開關(guān)電源印制板大電流走線的處理 反激電源反射電壓的一個確定因素 解決方案：

鋁基板在開關(guān)電源中的應(yīng)用 多層印制板在開關(guān)電源電路中的應(yīng)用

一、引言

開關(guān)電源是一種電壓轉(zhuǎn)換電路，主要的工作內(nèi)容是升壓和降壓，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代電子產(chǎn)品。因為開關(guān)三極管總是工作在 “開” 和“關(guān)” 的狀態(tài)，所以叫開關(guān)電源。開關(guān)電源實質(zhì)就是一個振蕩電路，這種轉(zhuǎn)換電能的方式，不僅應(yīng)用在電源電路，在其它的電路應(yīng)用也很普遍，如液晶顯示器的背光電路、日光燈等。開關(guān)電源與變壓器相比具有效率高、穩(wěn)性好、體積小等優(yōu)點，缺點是功率相對較小，而且會對電路產(chǎn)生高頻干擾，變壓器反饋式振蕩電路，能產(chǎn)生有規(guī)律的脈沖電流或電壓的電路叫振蕩電路，變壓器反饋式振蕩電路就是能滿足這種條件的電路。開關(guān)電源分為，隔離與非隔離兩種形式，在這里主要談一談隔離式開關(guān)電源的拓?fù)湫问?，在下文中，非特別說明，均指隔離電源。隔離電源按照結(jié)構(gòu)形式不同，可分為兩大類：正激式和反激式。反激式指在變壓器原邊導(dǎo)通時副邊截止，變壓器儲能。原邊截止時，副邊導(dǎo)通，能量釋放到負(fù)載的工作狀態(tài)，一般常規(guī)反激式電源單管多，雙管的不常見。正激式指在變壓器原邊導(dǎo)通同時副邊感應(yīng)出對應(yīng)電壓輸出到負(fù)載，能量通過變壓器直接傳遞。按規(guī)格又可分為常規(guī)正激，包括單管正激，雙管正 激。半橋、橋式電路都屬于正激電路。

在設(shè)計電路的過程中為達(dá)到最優(yōu)性價比，可以靈活運用。一般在小功率場合可選用反激式。稍微大一些可采用單管正激電路，中等功率可采用雙管正激電路或半橋電路，低電壓時采用推挽電路，與半橋工作狀態(tài)相同。大功率輸出，一般采用橋式電路，低壓也可采用推挽電路。

反激式電源因其結(jié)構(gòu)簡單，省掉了一個和變壓器體積大小差不多的電感，而在中小功率電源中得到廣泛的應(yīng)用。在有些介紹中講到反激式電源功率只能做到幾十瓦，輸出功率超過100瓦就沒有優(yōu)勢，實現(xiàn)起來有難度。本人認(rèn)為一般情況下是這樣的，但也不能一概而論，PI公司的TOP芯片就可做到300瓦，有文章介紹反激電源可做到上千瓦，但沒見過實物。輸出功率大小與輸出電壓高低有關(guān)。反激電源變壓器漏感是一個非常關(guān)鍵的參數(shù)，由于反激電源需要變壓器儲存能量，要 使變壓器鐵芯得到充分利用，一般都要在磁路中開氣隙，其目的是改變鐵芯磁滯回線的斜率，使變壓器能夠承受大的脈沖電流沖擊，而不至于鐵芯進(jìn)入飽和非線形狀 態(tài)，磁路中氣隙處于高磁阻狀態(tài)，在磁路中產(chǎn)生漏磁遠(yuǎn)大于完全閉合磁路。

脈沖電壓連線盡可能短，其中輸入開關(guān)管到變壓器連線，輸出變壓器到整流管連接線。脈沖電流環(huán)路盡可能小如輸入濾波電容正到變壓器到開關(guān)管返回電容負(fù)。輸出部分變壓器出端到整流管到輸出電感到輸出電容返回變壓器電路中X電容要盡量接近開關(guān)電源輸入端，輸入線應(yīng)避免與其他電路平行，應(yīng)避開。Y電容應(yīng)放置在機(jī)殼接地端子或FG連接端。共摸電感應(yīng)與變壓器保持一定距離，以避免磁偶合。

輸出電容一般可采用兩只一只靠近整流管另一只應(yīng)靠近輸出端子，可影響電源輸出紋波指標(biāo)，兩只小容量電容并聯(lián)效果應(yīng)優(yōu)于用一只大容量電容。發(fā)熱器件要和電解 電容保持一定距離，以延長整機(jī)壽命，電解電容是開關(guān)電源壽命的瓶勁，如變壓器、功率管、大功率電阻要和電解保持距離，電解之間也須留出散熱空間，條件允許可將其放置在進(jìn)風(fēng)口。

二、印制板布線的一些原則

要考慮到干擾對系統(tǒng)的影響，將電路的模擬部分和數(shù)字部分的電路嚴(yán)格分開，對核心電路重點防護(hù)，將系統(tǒng)地線環(huán)繞，并布線盡可能粗，電源增加濾波電路，采用DC-DC隔離，信號采用光電隔離，設(shè)計隔離電源，分析容易產(chǎn)生干擾的部分（如時鐘電路、通訊電路等）和容易被干擾的部分（如模擬采樣電路等），對這兩種類型的電路分別采取措施。對于干擾元件采取抑制措施，對敏感元件采取隔離和保護(hù)措施，并且將它們在空間和電氣上拉開距離。在板級設(shè)計時，還要注意元器件放置要遠(yuǎn)離印制板邊沿，這對防護(hù)空氣放電是有利的。

線間距：隨著印制線路板制造工藝的不斷完善和提高，一般加工廠制造出線間距等于甚至小于0.1mm已經(jīng)不存在什么問題，完全能夠滿足大多數(shù)應(yīng)用場合?？紤] 到開關(guān)電源所采用的元器件及生產(chǎn)工藝，一般雙面板最小線間距設(shè)為0.3mm，單面板最小線間距設(shè)為0.5mm，焊盤與焊盤、焊盤與過孔或過孔與過孔，最小 間距設(shè)為0.5mm，可避免在焊接操作過程中出現(xiàn)“橋接”現(xiàn)象。，這樣大多數(shù)制板廠都能夠很輕松滿足生產(chǎn)要求，并可以把成品率控制得非常高，亦可實現(xiàn)合理 的布線密度及有一個較經(jīng)濟(jì)的成本。

最小線間距只適合信號控制電路和電壓低于63V的低壓電路，當(dāng)線間電壓大于該值時一般可按照500V/1mm經(jīng)驗值取線間距。

方法一：上文提到的線路板開槽的方法適用于一些間距不夠的場合，順便提一下，該法也常用來作為保護(hù)放電間隙，常見于電視機(jī)顯象管尾板和電源交流輸入處。該法在模塊電源中得到了廣泛的應(yīng)用，在灌封的條件下可獲得很好的效果。方法二：墊絕緣紙，可采用青殼紙、聚脂膜、聚四氟乙烯定向膜等絕緣材料。一般通用電源用青殼紙或聚脂膜墊在線路板于金屬機(jī)殼間，這種材料有機(jī)械強(qiáng)度高，有 有一定抗潮濕的能力。聚四氟乙烯定向膜由于具有耐高溫的特性在模塊電源中得到廣泛的應(yīng)用。在元件和周圍導(dǎo)體間也可墊絕緣薄膜來提高絕緣抗電性能。

鋁基板由其本身構(gòu)造，具有以下特點：導(dǎo)熱性能非常優(yōu)良、單面縛銅、器件只能放置在縛銅面、不能開電器連線孔所以不能按照單面板那樣放置跳線。

熱阻很低，可取得較高可靠性。變壓器采用平面貼片結(jié)構(gòu)，也可通過基板散熱，其溫 升比常規(guī)要低，同樣規(guī)格變壓器采用鋁基板結(jié)構(gòu)可得到較大的輸出功率。鋁基板跳線可以采用搭橋的方式處理。鋁基板電源一般由由兩塊印制板組成，另外一塊板放 置控制電路，兩塊板之間通過物理連接合成一體。

由于鋁基板優(yōu)良的導(dǎo)熱性，在小量手工焊接時比較困難，焊料冷卻過快，容易出現(xiàn)問題現(xiàn)有一個簡單實用的方法，將一個燙衣服的普通電熨斗（最好有調(diào)溫功能），翻過來，熨燙面向上，固定好，溫度調(diào)到150℃左右，把鋁基板放在熨斗上面，加溫一段時間，然后按照常規(guī)方法將元件貼上并焊接，熨斗溫度以器件易于焊接為 宜，太高有可能時器件損壞，甚至鋁基板銅皮剝離，溫度太低焊接效果不好，要靈活掌握。

三、印制板銅皮走線的一些事項

走線電流密度：現(xiàn)在多數(shù)電子線路采用絕緣板縛銅構(gòu)成。常用線路板銅皮厚度為35μm，走線可按照1A/mm經(jīng)驗值取電流密度值，具體計算可參見教科書。為 保證走線機(jī)械強(qiáng)度原則線寬應(yīng)大于或等于0.3mm。銅皮厚度為70μm 線路板也常見于開關(guān)電源，那么電流密度可更高些。

模塊電源行列也有部分產(chǎn)品采用多層板，主要便于集成變壓器電感等功率器件，優(yōu)化接線、功率管散熱等。具有工藝美觀一致性好，變壓器散熱好的優(yōu)點，但其缺點是成本較高，靈活性較差，僅適合于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

單面板，市場流通通用開關(guān)電源幾乎都采用了單面線路板，其具有低成本的優(yōu)勢，在設(shè)計，及生產(chǎn)工藝上采取一些措施亦可確保其性能。

為保證良好的焊接機(jī)械結(jié)構(gòu)性能，單面板焊盤應(yīng)稍微大一些，以確保銅皮和基板的良好縛著力，而不至于受到震動時銅皮剝離、斷脫。一般焊環(huán)寬度應(yīng)大于 0.3mm。焊盤孔直徑應(yīng)略大于器件引腳直徑，但不宜過大，保證管腳與焊盤間由焊錫連接距離最短，盤孔大小以不妨礙正常查件為度，焊盤孔直徑一般大于管腳 直徑0.1-0.2mm。多引腳器件為保證順利查件，也可更大一些。

需要架空散熱的器件，要在器件與線路板之間的管腳上加套管，可起到支撐器件和增加絕緣的雙重作用，要最大限度減少或避免外力 沖擊對焊盤與管腳連接處造成的影響，增強(qiáng)焊接的牢固性。線路板上重量較大的部件可增加支撐連接點，可加強(qiáng)與線路板間連接強(qiáng)度，如變壓器，功率器件散熱器。

雙面板焊盤由于孔已作金屬化處理強(qiáng)度較高，焊環(huán)可比單面板小一些，焊盤孔孔徑可 比管腳直徑略微大一些，因為在焊接過程中有利于焊錫溶液通過焊孔滲透到頂層焊盤，以增加焊接可靠性。

四、大電流走線的處理

線寬可按照前帖處理，如寬度不夠，一般可采用在走線上鍍錫增加厚度進(jìn)行解決，其方法有好多種。

1.將走線設(shè)置成焊盤屬性，這樣在線路板制造時該走線不會被阻焊劑覆蓋，熱風(fēng)整平時會被鍍上錫。

2.在布線處放置焊盤，將該焊盤設(shè)置成需要走線的形狀，要注意把焊盤孔設(shè)置為零。

3.在阻焊層放置線，此方法最靈活，但不是所有線路板生產(chǎn)商都會明白你的意圖，需用文字說明。在阻焊層放置線的部位會不涂阻焊劑

線路鍍錫的幾種方法如上。一般可采用細(xì)長條鍍錫寬度在1~1.5mm，長度可根據(jù)線路來確定，鍍錫部分間隔0.5~1mm 雙面線路板為布局、走線提供了很大的選擇性，可使布線更趨于合理。關(guān)于接地，功率地與信號地一定要分開，兩個地可在濾波電容處匯合，以避免大脈沖電流通過 信號地連線而導(dǎo)致出現(xiàn)不穩(wěn)定的意外因素，信號控制回路盡量采用一點接地法。

電壓反饋取樣，為避免大電流通過走線的影響，反饋電壓的取樣點一定要放在電源輸出最末梢，以提高整機(jī)負(fù)載效應(yīng)指標(biāo)。

不宜通過器件管腳焊盤實現(xiàn)，因為在插裝器件時有可能破壞這種連接關(guān)系，還有在每1A電流通過時，至少應(yīng)有2個過孔，過孔孔徑原則要大于0.5mm，一般0.8mm可確保加工可靠性。

五、鋁基板在開關(guān)電源中的應(yīng)用和多層印制板在開關(guān)電源電路中的應(yīng)用 鋁基板（金屬基散熱板（包含鋁基板，銅基板，鐵基板））是一種獨特的金屬基覆銅板，它具有良好的導(dǎo)熱性、電氣絕緣性能和機(jī)械加工性能。鋁基覆銅板是一種金屬線路板材料、由銅箔、導(dǎo)熱絕緣層及金屬基板組成，它的結(jié)構(gòu)分三層：

Cireuitl.Layer線路層：相當(dāng)于普通PCB的覆銅板，線路銅箔厚度loz至10oz。

DielcctricLayer絕緣層：絕緣層是一層低熱阻導(dǎo)熱絕緣材料。厚度為：0.003“至0.006”英寸是鋁基覆銅板的核心技術(shù)所在，已獲得UL認(rèn)證。BaseLayer基層是金屬基板，一般是鋁或可所選擇銅。鋁基覆銅板和傳統(tǒng)的環(huán)氧玻璃布層壓板等，目前市場上主流的是福斯萊特鋁基板。

電路層（即銅箔）通常經(jīng)過蝕刻形成印刷電路，使組件的各個部件相互連接，一般情況下，電路層要求具有很大的載流能力，從而應(yīng)使用較厚的銅箔，厚度一般35μm~280μm；導(dǎo)熱絕緣層是鋁基板核心技術(shù)之所在，它一般是由特種陶瓷填充的特殊的聚合物構(gòu)成，熱阻小，粘彈性能優(yōu)良，具有抗熱老化的能力，能夠承受機(jī)械及熱應(yīng)力。該公司生產(chǎn)的高性能鋁基板的導(dǎo)熱絕緣層正是使用了此種技術(shù)，使其具有極為優(yōu)良的導(dǎo)熱性能和高強(qiáng)度的電氣絕緣性能；金屬基層是鋁基板的支撐構(gòu)件，要求具有高導(dǎo)熱性，一般是鋁板，也可使用銅板（其中銅板能夠提供更好的導(dǎo)熱性），適合于鉆孔、沖剪及切割等常規(guī)機(jī)械加工。

鋁基板由其本身構(gòu)造，具有以下特點：導(dǎo)熱性能非常優(yōu)良、單面縛銅、器件只能放置在縛銅面、不能開電器連線孔所以不能按照單面板那樣放置跳線。

鋁基板上一般都放置貼片器件，開關(guān)管，輸出整流管通過基板把熱量傳導(dǎo)出去，熱阻很低，可取得較高可靠性。變壓器采用平面貼片結(jié)構(gòu)，也可通過基板散熱，其溫 升比常規(guī)要低，同樣規(guī)格變壓器采用鋁基板結(jié)構(gòu)可得到較大的輸出功率。鋁基板跳線可以采用搭橋的方式處理。鋁基板電源一般由由兩塊印制板組成，另外一塊板放 置控制電路，兩塊板之間通過物理連接合成一體。

在小量手工焊接時比較困難，焊料冷卻過快，容易出現(xiàn)問題現(xiàn)有一個簡單實用的方法，將一個燙衣服的普通電熨斗（最好有調(diào)溫功能），翻過來，熨燙面向上，固定好，溫度調(diào)到150℃左右，把鋁基板放在熨斗上面，加溫一段時間，然后按照常規(guī)方法將元件貼上并焊接，熨斗溫度以器件易于焊接為 宜，太高有可能時器件損壞，甚至鋁基板銅皮剝離，溫度太低焊接效果不好，要靈活掌握。

最近幾年，隨著多層線路板在開關(guān)電源電路中應(yīng)用，使得印制線路變壓器成為可能，由于多層板，層間距較小，也可以充分利用變壓器窗口截面，可在主線路板上再 加一到兩片由多層板組成的印制線圈達(dá)到利用窗口，降低線路電流密度的目的，由于采用印制線圈，減少了人工干預(yù)，變壓器一致性好，平面結(jié)構(gòu)，漏感低，偶合 好。開啟式磁芯，良好的散熱條件。由于其具有諸多的優(yōu)勢，有利于大批量生產(chǎn)，所以得到廣泛的應(yīng)用。但研制開發(fā)初期投入較大，不適合小規(guī)模生。開關(guān)電源分為，隔離與非隔離兩種形式，在這里主要談一談隔離式開關(guān)電源的拓?fù)湫问剑谙挛闹?，非特別說明，均指隔離電源。隔離電源按照結(jié)構(gòu)形式不同，可分 為兩大類：正激式和反激式。反激式指在變壓器原邊導(dǎo)通時副邊截止，變壓器儲能。原邊截止時，副邊導(dǎo)通，能量釋放到負(fù)載的工作狀態(tài)，一般常規(guī)反激式電源單管 多，雙管的不常見。正激式指在變壓器原邊導(dǎo)通同時副邊感應(yīng)出對應(yīng)電壓輸出到負(fù)載，能量通過變壓器直接傳遞。按規(guī)格又可分為常規(guī)正激，包括單管正激，雙管正 激。半橋、橋式電路都屬于正激電路。

正激和反激電路各有其特點，在設(shè)計電路的過程中為達(dá)到最優(yōu)性價比，可以靈活運用。一般在小功率場合可選用反激式。稍微大一些可采用單管正激電路，中等功 率可采用雙管正激電路或半橋電路，低電壓時采用推挽電路，與半橋工作狀態(tài)相同。大功率輸出，一般采用橋式電路，低壓也可采用推挽電路。

反激式電源因其結(jié)構(gòu)簡單，省掉了一個和變壓器體積大小差不多的電感，而在中小功率電源中得到廣泛的應(yīng)用。在有些介紹中講到反激式電源功率只能做到幾十瓦，輸出功率超過100瓦就沒有優(yōu)勢，實現(xiàn)起來有難度。本人認(rèn)為一般情況下是這樣的，但也不能一概而論，PI公司的TOP芯片就可做到300瓦，有文章介紹反 激電源可做到上千瓦，但沒見過實物。輸出功率大小與輸出電壓高低有關(guān)。

量，要 使變壓器鐵芯得到充分利用，一般都要在磁路中開氣隙，其目的是改變鐵芯磁滯回線的斜率，使變壓器能夠承受大的脈沖電流沖擊，而不至于鐵芯進(jìn)入飽和非線形狀 態(tài)，磁路中氣隙處于高磁阻狀態(tài)，在磁路中產(chǎn)生漏磁遠(yuǎn)大于完全閉合磁路。

變壓器初次極間的偶合，也是確定漏感的關(guān)鍵因素，要盡量使初次極線圈靠近，可采用三明治繞法，但這樣會使變壓器分布電容增大。選用鐵芯盡量用窗口比較長的磁芯，可減小漏感，如用EE、EF、EER、PQ型磁芯效果要比EI型的好。關(guān)于反激電源的占空比，原則上軍用電源的最大占空比應(yīng)該小于0.5，否則環(huán)路不容易補償，有可能不穩(wěn)定，但有一些例外，如美國PI公司推出的 TOP系列芯片是可以工作在占空比大于0.5的條件下。占空比由變壓器原副邊匝數(shù)比確定，本人對做反激的看法是，先確定反射電壓（輸出電壓通過變壓器耦合反映到原邊的電壓值），在一定電壓范圍內(nèi)反射電壓提高則 工作占空比增大，開關(guān)管損耗降低。

接著談關(guān)于反激電源的占空比（本人關(guān)注反射電壓，與占空比一致），占空比還與選擇開關(guān)管的耐壓有關(guān)，有一些早期的反激電源使用比較低耐壓開關(guān)管，如 600V或650V作為交流220V 輸入電源的開關(guān)管，也許與當(dāng)時生產(chǎn)工藝有關(guān)，高耐壓管子，不易制造，或者低耐壓管子有更合理的導(dǎo)通損耗及開關(guān)特性，像這種線路反射電壓不能太高，否則為使 開關(guān)管工作在安全范圍內(nèi)，吸收電路損耗的功率也是相當(dāng)可觀的?，F(xiàn)在 由于MOS管制造工藝水平的提高，一般反激電源都采用700V或750V甚至 800-900V的開關(guān)管。這兩種類型各有優(yōu)缺點： 第一類：缺點抗過壓能力弱，占空比小，變壓器初級脈沖電流大。優(yōu)點：變壓器漏感小，電磁輻射低，紋波指標(biāo)高，開關(guān)管損耗小，轉(zhuǎn)換效率不一定比第二類低。第二類：缺點開關(guān)管損耗大一些，變壓器漏感大一些，紋波差一些。優(yōu)點：抗過壓能力強(qiáng)一些，占空比大，變壓器損耗低一些，效率高一些。

六、反激電源反射電壓還有一個確定因素

那就是輸出電壓，輸出電壓越低則變壓器匝數(shù)比越大，變壓器漏感越大，開關(guān)管承受電壓越高，有可能擊穿開關(guān)管、吸收電 路消耗功率越大，有可能使吸收回路功率器件永久失效。在設(shè)計低壓輸出小功率反激電源的優(yōu)化過程中必須小心處理，其處理方法有幾個：

1、采用大一個功率等級的磁芯降低漏感，這樣可提高低壓反激電源的轉(zhuǎn)換效率，降低損耗，減小輸出紋波，提高多路輸出電源的交差調(diào)整率，一般常見于家電用開關(guān)電源，如光碟機(jī)、DVB機(jī)頂盒等。

2、如果條件不允許加大磁芯，只能降低反射電壓，減小占空比。降低反射電壓可減小漏感但 有可能使電源轉(zhuǎn)換效率降低，這兩者是一個矛盾，必須要有一個替代過程才能找到一個合適的點，在變壓器替代實驗過程中，可以檢測變壓器原邊的反峰電壓，盡量 降低反峰電壓脈沖的寬度，和幅度，可增加變換器的工作安全裕度。一般反射電壓在110V時比較合適。

3、增強(qiáng)耦合，降低損耗，采用新的技術(shù)，和繞線工藝，變壓器為滿足安全規(guī)范會在原邊和副 邊間采取絕緣措施，如墊絕緣膠帶、加絕緣端空膠帶。這些將影響變壓器漏感性能，現(xiàn)實生產(chǎn)中可采用初級繞組包繞次級的繞法。或者次級用三重絕緣線繞制，取消 初次級間的絕緣物，可以增強(qiáng)耦合，甚至可采用寬銅皮繞制。

反激電源變壓器磁芯在工作在單向磁化狀態(tài)，所以磁路需要開氣隙，類似于脈動直流電感器。部分磁路通過空氣縫隙耦合。為什么開氣隙的原理本人理解為：由于功 率鐵氧體也具有近似于矩形的工作特性曲線（磁滯回線），在工作特性曲線上Y軸表示磁感應(yīng)強(qiáng)度（B），現(xiàn)在的生產(chǎn)工藝一般飽和點在400mT以上，一般此值 在設(shè)計中取值應(yīng)該在200-300mT比較合適、X軸表示磁場強(qiáng)度（H）此值與磁化電流強(qiáng)度成比例關(guān)系。磁路開氣隙相當(dāng)于把磁體磁滯回線向X 軸向傾斜，在同樣的磁感應(yīng)強(qiáng)度下，可承受更大的磁化電流，則相當(dāng)于磁心儲存更多的能量，此能量在開關(guān)管截止時通過變壓器次級瀉放到負(fù)載電路，反激電源磁芯 開氣隙有兩個作用。

反激電源的變壓器工作在單向磁化狀態(tài)，不僅要通過磁耦合傳遞能量，還擔(dān)負(fù)電壓變換輸入輸出隔離的多重作用。所以氣隙的處理需要非常小心，氣隙太大可使漏感 變大，磁滯損耗增加，鐵損、銅損增大，影響電源的整機(jī)性能。氣隙太小有可能使變壓器磁芯飽和，導(dǎo)致電源損壞。

所謂反激電源的連續(xù)與斷續(xù)模式是指變壓器的工作狀態(tài)，在滿載狀態(tài)變壓器工作于能量完全傳遞，或不完全傳遞的工作模式。一般要根據(jù)工作環(huán)境進(jìn)行設(shè)計，常規(guī)反 激電源應(yīng)該工作在連續(xù)模式，這樣開關(guān)管、線路的損耗都比較小，而且可以減輕輸入輸出電容的工作應(yīng)力，但是這也有一些例外。由于制造工藝特點，高反壓二極管，反向恢復(fù)時間長，速度低，在電流連續(xù)狀態(tài)，二極管是在有正向偏壓時恢復(fù)，反向恢復(fù)時的能量損耗非常大，不利于 變換器性能的提高，輕則降低轉(zhuǎn)換效率，整流管嚴(yán)重發(fā)熱，重則甚至燒毀整流管。由于在斷續(xù)模式下，二極管是在零偏壓情況下反向偏置，損耗可以降到一個比較低的水平。

反激開關(guān)電源變壓器應(yīng)工作在連續(xù)模式，那就要求比較大的繞組電感量，當(dāng)然連續(xù)也是有一定程度的，過分追求絕對連續(xù)是不現(xiàn)實的，有可能需要很大的磁芯，非常 多的線圈匝數(shù)，同時伴隨著大的漏感和分布電容，可能得不償失。那么如何確定這個參數(shù)呢，通過多次實踐，及分析同行的設(shè)計，本人認(rèn)為，在標(biāo)稱電壓輸入時，輸 出達(dá)到50%~60%變壓器從斷續(xù)，過渡到連續(xù)狀態(tài)比較合適。

宇輝儀器主要實驗儀器設(shè)備：高低溫試驗箱，高低溫交變試驗箱，高低溫交變濕熱試驗箱，高低溫濕熱試驗箱，恒溫恒濕箱，恒溫恒濕試驗箱，振動臺等

第二篇：開關(guān)電源的PCB設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)

對于開關(guān)電源,PCB布線毫無疑問是非常重要的一個環(huán)節(jié).然而市面似乎很沒有合適的書籍來闡述這一塊,這主要是由于寫書的人不太具有工程經(jīng)驗,具有工程經(jīng)驗的人往往不會寫書導(dǎo)致.在這里先挖一個坑,我會慢慢和大家分享這些年來在PCB布線方面的經(jīng)驗,歡迎大家參與討論.暫時先羅列一下大致內(nèi)容: 1.原理圖的繪制 2.PCB封裝 3.布局 4.走線

5.機(jī)械,散熱和EMI考量 6.Gerber文件的生成 7.制板工藝說明

不好意思,最近比較忙,所以進(jìn)度會比較慢.首先,你要開始這個工作,先掌握一款軟件,畫PCB的軟件很多,protel,AD,PADS, Power PCB, Allegro等等.當(dāng)然這些只是工具,在這里并不討論某種軟件怎么用.第一步,我們來討論怎么畫原理圖.可能很多工程師覺得怎么畫原理圖不重要,只要畫對就行.其實不然,畫圖和編程一樣,一個是要正確,二是要有可讀性,邏輯分明.要是一張原理圖,n久之后連你自己都看不懂,那肯定不是好原理圖.對于電源原理圖,要做到邏輯分明并不難.1.首先要把功率電路和控制電路區(qū)分開來.如果你是簡單電路,可以放在一張原理圖里.比如上面 為功率電路,下面為控制電路.并且將初次級分割明顯.如果你是復(fù)雜電路,可以采用多張原理圖,比如PFC一頁,DCDC一頁,PFC控制電路一 頁,DCDC控制電路一頁,還有各種保護(hù)也單獨一頁.2.每個功能模塊,都應(yīng)該有簡短的文字說明.3.盡量少用交叉,但又不連接的連線.過多的交叉線,會導(dǎo)致看不清楚,而且有可能會誤連接.4.合理利用網(wǎng)絡(luò)名,原理圖中每一個節(jié)點都有一個獨一無二的net name,所以對一些無法用連線連接的節(jié)點,可以用net來連接,但是net的名字應(yīng)該取得比較形象,容易讀懂.對于跨頁的連接,應(yīng)該采用全局的網(wǎng)絡(luò)名.在畫原理圖的時候,還需要養(yǎng)成一些小的良好習(xí)慣,比如

1.一些在布板的時候需要彼此靠近的器件,在原理圖中最好也畫在一起.2.在第一次研發(fā)的時候,應(yīng)該預(yù)留一些調(diào)試的器件位置,有利于增加器件.3.善于利用0歐姆電阻,0歐姆電阻可以將一個net分成二個net,有利于布線.在你布比較復(fù)雜的電路的時候,會發(fā)現(xiàn)有時候很多走線是一個net的,但是又不能混在一起.比如功率地,信號地.那么在布線的時候,為了能自動互相避讓,可以將其分成兩個net.原理圖是一個項目的開始,也是最為關(guān)鍵的一環(huán).所以在畫原理圖的時候,應(yīng)該仔細(xì)審查,任何一個細(xì)微錯誤,都會導(dǎo)致將來花大力氣來彌補.原理圖一旦完成,就該進(jìn)行編號,同時每一次修改,都應(yīng)該另存,不要隨意覆蓋舊文件,避免出錯后找不到原來的文件.那么如果原理圖準(zhǔn)備完畢,就要開始準(zhǔn)備每一個所用器件的PCB封裝.在大公司里,通常PCB封裝有嚴(yán)格的規(guī)范,或許有專人制作,那么電源工程師就省去了這個麻煩.但是在一些小公司里,封裝還得工程師自己來畫,那么要注意些什么呢? 1.封裝的腳位必須和原理圖腳位一一對應(yīng),比如電解電容,如果腳位對錯,那可糟糕了.2.要了解生產(chǎn)工藝對封裝的要求,通常生產(chǎn)線會積累一些經(jīng)驗,比如封裝焊盤多大,生產(chǎn)效率比較高,那么工程師在做封裝的時候要事先了解這些規(guī)范,盡量遷就產(chǎn)線標(biāo)準(zhǔn).這樣生產(chǎn)效率才能提高.其次,不同的焊接工藝,比如是波峰焊,還是回流焊,都會對焊盤有不同的要求.3.對于一些對稱的封裝，一定要注意標(biāo)記,比如標(biāo)記1腳,避免裝反.對于定制的器件,最好搞成不對稱,可防反.如果開始布局了,首先要考量的就是器件的總體擺放.1.要考量功率電路的走向,功率電路是占了PCB大部分的區(qū)域,那么這部分電路的走向就非常重要了.通常對于功率比較大的電路,走向有以下幾種.直線型:輸入在一邊,輸出在另外一邊.回字型:輸入和輸出在同一邊,繞個彎回來.蛇形:繞好幾個彎

多塊板子,比如有AB兩塊板子,中間用飛線連接.(注意飛線上要走直流電流,減少EMI)當(dāng)然還有其他的一些,總的來說,功率走向要清晰,不能胡亂交叉.對于布局，為了考慮EMI，首先需要對原理圖的EMI產(chǎn)生源頭進(jìn)行分析，首先保證功率電路的EMI的源頭的環(huán)路最小，在此基礎(chǔ)上去布局比較好！我現(xiàn)在指導(dǎo) LAYOUT 布局就是依據(jù)這點來布的，其次在對芯片的周圍原件的布局時，先把關(guān)鍵的原件給優(yōu)先布局，然后在布局其他次要的，舉個例子，如芯片的去耦電容優(yōu)先布局，控制 器的震蕩優(yōu)先布局，反饋回路優(yōu)先布局等等。

對于大致的功率走向確定之后,要來分別細(xì)化各個功率電路的走向,首先看EMI的濾波器的,布局

EMI濾波有個大概的原則,就是輸入和輸出盡量遠(yuǎn)離.如果輸入和輸出很靠近,那么輸入輸出之間的耦合電容,會導(dǎo)致高頻濾波效果變差.濾波器走向如下:

那么再來看一下一個簡單的反激電路

如果從結(jié)構(gòu),散熱的角度來考慮的話,要注意一些細(xì)節(jié): 板子的重量盡量均衡,不要把重物器件都集中在某一區(qū)域.熱源器件也不要都聚集在一塊,不然互相提高溫升.對熱敏感的器件,比如電解電容,不要靠近熱源,或者熱源的下風(fēng)口.對于風(fēng)冷的電源,要注意風(fēng)道的暢通,發(fā)熱器器件盡量處于下風(fēng)口,對熱敏感器件處于上風(fēng)口.對于容易破裂的器件,比如陶瓷電容,不要放在PCB容易彎曲的地方,比如定位孔附近.除此之外，還有一個重要的環(huán)節(jié)，就是要事先了解安規(guī)，要知道你設(shè)計的產(chǎn)品，將來要過哪個地區(qū)的哪些安規(guī)。

要事先考慮好，各個爬電距離，電氣間隙的要求。事實上安規(guī)的細(xì)節(jié)要求是非常多的，對于研發(fā)工程師來說，一開始就要和安規(guī)工程師做好溝通，了解一些細(xì)節(jié)。最主要的一些細(xì)節(jié)，大致有這些，保險絲前的火線和零線的距離。初級，次級，大地之間的距離。兩個不同電位點之間的距離。

這些，以后有時間可以和大家專門以安規(guī)的角度去討論。

關(guān)于控制電路的布局,通常復(fù)雜點的電源,控制電路分為控制部份,和驅(qū)動部份.而驅(qū)動部份介于功率電路和信號電路之間,是一定的干擾源,而抗干擾能力要比信號電路強(qiáng).簡單一點的電路,控制和驅(qū)動是集成在一塊的.那么需要注意的是: 1.控制電路的布局,應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離功率電路,不宜和功率電路混在一起.特別需要避開dv/dt大的節(jié)點,di/dt大的環(huán)路.2.布局應(yīng)該以IC為中心,優(yōu)先布局震蕩電容,去耦電容等電容器件.因為容性器件起到濾除高頻噪音的功能,為了減少寄生電感,要和IC的引腳盡量近.3.驅(qū)動電路必須靠近MOS,這樣驅(qū)動電路的環(huán)路才會比較小,一個減少干擾,二減少驅(qū)動線上的寄生電感.當(dāng)布局初步完成之后,就要切入我們討論的重點,如何布線.對于電源來說布線并非簡單的連連起來這么簡單,有諸多的細(xì)節(jié)需要考慮.首先,在布線之間,你要了解合作的PCB廠家的工藝水平.比如你采用1盎司的銅厚,通常的廠家能做的最小線寬和最小間距大概在5mil左右,如果你設(shè)計的太小,會導(dǎo)致工藝做不到.同樣銅厚越厚,最小線寬和間距就會越大.通常2盎司,會要求7mil以上,3盎司會要求8mil以上.當(dāng)然這些都是要看各個PCB廠家的工藝水平.所以在設(shè)置布線規(guī)則之前,要先了解這些.接下來,應(yīng)該知道多大的電流需要多寬的銅皮.也就是所謂的走線的電流密度,這個沒有唯一的標(biāo)準(zhǔn),完全受銅線的溫升限制.但是IPC-2221提供一個參考計算.為了方便計算,國外的網(wǎng)友設(shè)計了一個網(wǎng)頁: http://circuitcalculator.com/wordpress/2006/01/31/pcb-trace-width-calculator/

但是有一個前提需要告知,該計算方法是在沒有其它熱源影響的前提下.所以在設(shè)計的時候,你要注意走線附近的熱源,來估算PCB走線容許的溫升是多少.對于PCB走線,無非是銅皮而已,所以不單單走線具有電阻,會發(fā)熱,會有壓降.在高頻開關(guān)電源里面,走線帶來的另外一個寄生參數(shù)可能會更值得關(guān)注,那就是寄生電感.每一根走線都會帶來或大或小的寄生電感.這些電感,帶來震蕩,噪音.....

第三篇：PCB設(shè)計技巧總結(jié)經(jīng)驗談

PCB設(shè)計技巧總結(jié)經(jīng)驗談.txt你站在那不要動！等我飛奔過去！

雨停了 天晴了 女人你慢慢掃屋 我為你去掃天下了

你是我的聽說現(xiàn)在結(jié)婚很便宜，民政局9塊錢搞定，我請你吧你個笨蛋啊遇到這種事要站在我后面！

跟我走總有一天你的名字會出現(xiàn)在我家的戶口本上。

PCB設(shè)計技巧總結(jié)經(jīng)驗談

趁著五一有空，這幾天斷斷續(xù)續(xù)，結(jié)合工作中的一些經(jīng)驗，參考資料，總結(jié)，寫了一下PCB設(shè)計方面的技巧和注意的地方，詳細(xì)介紹給DIYer，希望能夠從中提高DIYer的技能水平。

注意:不一定都對，僅僅供參考，只是個人的經(jīng)驗。(請勿轉(zhuǎn)載)

一.PCB板框設(shè)計

1.物理板框的設(shè)計一定要注意尺寸精確，避免安裝出現(xiàn)麻煩，確保能夠?qū)㈦娐钒屙樌惭b進(jìn)機(jī)箱，外殼，插槽等。

2.拐角的地方（例如矩形板的四個角）最好使用圓角。一方面避免直角，尖角刮傷人，另一方面圓角可以減輕應(yīng)力作用，減少PCB板因各種原因出現(xiàn)斷裂的情況。

3.在布局前應(yīng)確定好各種安裝孔（例如螺絲孔）及各種開口，開槽。一般來說，孔與PCB板邊緣的距離至少大于孔的直徑。

4.當(dāng)電路板的面積大于200 x 150 mm時，應(yīng)重視該板所受的機(jī)械強(qiáng)度。從美學(xué)角度來看，電路板的最佳形狀為矩形。寬和長之比最好是黃金比值0.618（黃金比值的應(yīng)用也是很廣的）。實際應(yīng)用時可取寬和長為2：3或3：4等。

5.結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計要求（尤其是批量生產(chǎn)），綜合考慮PCB板的尺寸大小。尺寸過大，印刷銅線過長，阻抗增加，抗噪聲能力下降；尺寸過小，散熱不好，線距不好控制，相鄰導(dǎo)線容易干擾。

6.一般來說，板框的規(guī)劃是在KeepOutLayer層進(jìn)行。

二．PCB板布局設(shè)計

元件布置是否合理對整板的壽命，穩(wěn)定性，易用性及布線都有很大的影響，是設(shè)計出優(yōu)秀PCB板的前提。不同的板的布局各有其要求和特點，但當(dāng)中不乏一些通用的規(guī)則，技巧?，F(xiàn)詳細(xì)介紹給DIYer，希望能夠從中提高DIYe的技能水平。

1.元件的放置順序

① 一般來說，首先放置與整板的結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)的且固定位置的元件。比如常見的電源插座，開關(guān)，指示燈，各種有特殊位置要求的接口（連接件之類），繼電器等，并且不要與PCB板中的開孔，開槽相沖突，位置要正確。放置好后，最好用軟件的鎖定功能將其固定。

② 接著放置體積大的元件和核心元件以及一些特殊的元件。例如變壓器等大元件，集成電路，處理器等核心IC元件，發(fā)熱元件等。這些元件會隨著布線的考慮有所移動，因此是大致的放置，更不用鎖定。③ 最后放置小元件。例如阻容元件，輔助小IC等。

2.注意點

① 原則上所有元件都應(yīng)該放置在距離板邊緣3mm以上的地方。尤其在大批量生產(chǎn)時的流水線插件和波峰焊，此舉是要提供給導(dǎo)軌槽使用的，同時可以防止外形切割加工時引起邊緣部分缺損。

② 要重視散熱問題。

對于一些大功率的電路，應(yīng)該將其發(fā)熱嚴(yán)重的元件（如功率管，高功率變壓器等）盡量分布在板的邊緣，便于熱量散發(fā)，不要過于集中在一個地方?？傊m當(dāng)，尤其在一些精密的模擬系統(tǒng)中，發(fā)熱器件產(chǎn)生的溫度場對一些放大電路的影響是嚴(yán)重的。除了保證有足夠的散熱措施外，一些功率超大的部分建議做成一個單獨的模塊，并作好隔熱措施，避免影響后續(xù)信號處理電路。還有一點，電解電容不要離熱源太近，以免電解液過早老化，壽命劇減。熱敏元件切忌靠近熱源！

③ 注意元件的重量問題。對于一些較重的元件，建議設(shè)計成用支架固定，然后焊接。一些又大又重且發(fā)熱多的元件，不應(yīng)直接安裝在PCB板上，而應(yīng)考慮安裝在機(jī)箱底版上。

④ 重視PCB板上高壓元件或?qū)Ь€的間距。

若要設(shè)計的電路板上同時存在高壓電路和低壓電路，則器件之間或?qū)Ь€之間就可能存在較高的電位差。此時應(yīng)將它們分開放置，加大導(dǎo)線的間距，以免放電引起意外短路。還應(yīng)注意帶高壓的器件應(yīng)布置在人手不易觸及的地方。

⑤ 擺放元件時，注意焊盤不要重疊，或相碰，避免短路。還有，焊盤重疊放置，在鉆孔時會在一處地方多次鉆孔，易導(dǎo)致鉆頭斷裂，焊盤和導(dǎo)線都有損傷。

⑥ 注意元件擺放不要與定位孔，固定支架等有空間沖突。元件應(yīng)與定位孔，固定支架等保持適當(dāng)?shù)木嚯x，空間，避免安裝沖突。

⑦ 注意電路中用于調(diào)節(jié)的器件（例如電位器，可調(diào)電容器，微動，撥動開關(guān)等）。在布局時應(yīng)充分結(jié)合整機(jī)結(jié)構(gòu)要求來布置：若只在機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)，則應(yīng)放置在方便調(diào)節(jié)的地方；若是機(jī)外面板調(diào)節(jié)，則應(yīng)配合面板旋鈕的位置來布局。

3.布局技巧

① 對照、結(jié)合原理圖，以每個功能電路的核心元件（通常是IC芯片）為中心，其他阻容元件等圍繞它展開布局。元件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地布置，不僅要考慮整齊有序，更要注重稍候布線的優(yōu)美流暢性。

② 按照電路的流程合理布置各子功能電路，使信號流暢，并使信號盡可能保持一致的方向。

③ 盡量縮短相關(guān)元件之間的連線距離，特別是高頻元件間的連線距離，減少它們的分布參數(shù)。例如振蕩電路元件應(yīng)盡可能靠近。

④ 一般盡可能使元件平行對齊排列，避免橫七豎八。這樣不但美觀，而且便于安裝焊接，批量生產(chǎn)。

⑤ 輸入和輸出元件應(yīng)當(dāng)盡量遠(yuǎn)離。容易相互干擾的元件不能挨得太近。

⑥ 合理區(qū)分模擬電路部分，數(shù)字電路部分，噪聲產(chǎn)生嚴(yán)重的部分（如繼電器火花，大電流、高壓的開關(guān)）。設(shè)法優(yōu)化調(diào)整它們的位置，使相互間的信號耦合最小，減少電磁干擾。例如盡可能讓電機(jī)、繼電器與敏感的單片機(jī)遠(yuǎn)離。

⑦ 強(qiáng)信號與弱信號，交流信號與直流信號要分開設(shè)置隔離。

⑧ 在布線前應(yīng)檢查確定好各類元件的焊盤大小。若在布完線后，再修改焊盤的大小，則極易引起焊盤與導(dǎo)線或焊盤與焊盤的間距問題，嚴(yán)重時造成短路！

三.PCB板布線設(shè)計 1.注意點

① 輸入和輸出的導(dǎo)線應(yīng)避免相鄰、平行，以免發(fā)生回授，產(chǎn)生反饋耦合?？梢缘脑拺?yīng)加地線隔離。

② 布線時盡量走短、直的線，特別是數(shù)字電路高頻信號線，應(yīng)盡可能的短且粗，以減少導(dǎo)線的阻抗。

③ 遇到需要拐角時，高壓及高頻線應(yīng)使用135度的拐角或圓角，杜絕少于90度的尖銳拐角。90度的拐角也盡量不使用，這在高頻高密度情況下更要關(guān)注，這些都為了減少高頻信號對外的輻射和耦合。

④ 相鄰兩層的布線要避免平行，以免容易形成實際意義上的電容而產(chǎn)生寄生耦合。例如雙面板的兩面布線宜相互垂直，斜交或彎曲走線。

⑤ 數(shù)據(jù)線盡可能寬一點（特別是單片機(jī)系統(tǒng)），以減少導(dǎo)線的阻抗。數(shù)據(jù)線的寬度至少不小于12mil（0.3mm），可以的話，采用18至20mil（0。46至0.5mm）的寬度就更為理想。

⑥ 注意元件布線過程中，過孔使用越少越好。數(shù)據(jù)表明，一個過孔帶來約0.5pF的分布電容，減少過孔數(shù)量能顯著提高速度。

⑦ 同類的地址線或數(shù)據(jù)線，走線的長度差異不要太大，否則短的線要人為彎曲加長走線，補償長度的差異。

2.布線技巧

① 良好的布局對自動布線的布通率大有益處。根據(jù)實際設(shè)計要求預(yù)設(shè)好布線的規(guī)則（例如走線拓?fù)?，過孔大小，線距等等），然后先進(jìn)行探索式布線，把短線快速連接好，可以利用交互式布線，把要求嚴(yán)格的線進(jìn)行布線。接著進(jìn)行迷宮式布線，把剩余的線全局不好，再進(jìn)行全局路徑優(yōu)化，可以斷開已布的線重新再布。

② 電源線和地線應(yīng)盡量加寬，不要嫌大，最好地線比電源線寬，其關(guān)系是：地線﹥電源線﹥信號線。加寬除了減少阻抗降低壓降外，更重要的是降低耦合噪聲。

③ 各種信號線的走線不要形成環(huán)路（回路），若是不可避免要形成環(huán)路，應(yīng)設(shè)法將環(huán)路面積減至最少，以降低感應(yīng)噪聲。自動布線的走線拓?fù)渲械木栈钭呔€能有效避免布線時形成環(huán)路。

④ 盡量使電源線﹑地線的走線方向與數(shù)據(jù)線走向平行一致，這樣對增強(qiáng)抗噪聲能力大有益處。

⑤ 高頻信號線要注意近距離平行走線所引起的交叉干擾。對于雙面板，可在平行信號線的反面設(shè)置大面積的地來降低干擾；對于多層板，可利用電源層或地線層來降低干擾。

⑥ 在數(shù)字電路系統(tǒng)中，同類的數(shù)據(jù)線﹑地址線之間不必?fù)?dān)心互相干擾，但讀﹑寫﹑時鐘線等控制信號線應(yīng)避免走在一起，最好用地線保護(hù)起來。

⑦ 地線或鋪地應(yīng)盡量與信號線保持合理的相等距離，在安全范圍內(nèi)盡可能靠近信號線。

⑧ 電源線和地線應(yīng)盡可能相鄰靠近，以減少回路面積，降低輻射耦合。

⑨ 數(shù)字信號頻率高，模擬信號敏感度高。布線時，高頻信號線應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件。

⑩ 對于一些關(guān)鍵的信號線是否采取了最佳的保護(hù)措施。例如加地線保護(hù)。

⑾ 信號﹑元件的連線越短越好，其長度不宜超過25cm。某條連線使用的過孔數(shù)量也應(yīng)盡量少，最好不要超過2個，以免引入太多的分布參數(shù)，況且過孔太多，對PCB板的機(jī)械強(qiáng)度也有影響。

⑿ 敏感的信號線（例如復(fù)位線，中斷線，片選線等）不要靠近大電流的導(dǎo)線，要遠(yuǎn)離 I/O線和接插件。

⒀ 石英晶體振蕩器下面不要走任何信號線；其外殼要設(shè)計成接地；用地線把時鐘區(qū)包起來，屏蔽干擾信號；時鐘線盡量短。

3.地線設(shè)計

① 對模擬電路來說，地線的處理相當(dāng)重要。如功放電路，很微小的地噪聲都會因為后級放大而對音質(zhì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響；又如高精度的A/D轉(zhuǎn)換電路中，如果地線上有高頻干擾存在將會是放大器產(chǎn)生溫飄，影響工作。

② 對數(shù)字電路來說，由于時鐘頻率高，布線及元件間的電感效應(yīng)明顯，地線阻抗隨著頻率的上升而變得很大，產(chǎn)生射頻電流，電磁干擾問題突出。

③ 充分利用表面粘貼式元件（貼片元件），少用直插式元件。這樣可以省去很多直插焊盤孔，把多出來的空間讓給地線；設(shè)法讓信號線盡量在頂層走，將底層盡量完整的做地線層或鋪地，保持地電流的低阻抗暢通。

④ 數(shù)字電路的地和模擬電路的地要分開處理。在PCB板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，兩者的地線不要相混，必須彼此分開布線，最后只在電源的地相接，或在某一處短接后再接到電源的地。具體最后如何相接由系統(tǒng)設(shè)計決定。

⑤ 正確運用單點接地和多點接地。在低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHZ，它的布線和元器件間的連線電感影響較少，而接地電路的形成的地環(huán)流對干擾影響較大，因而應(yīng)采用一點接地。這種接法通常用于音頻功放電路，模擬電路，60HZ直流電源系統(tǒng)等。當(dāng)信號工作頻率大于1MHZ時，連線電感會增大地線阻抗，產(chǎn)生射頻電流。此時必須盡量降低接地阻抗。采用多點接地法可有效降低射頻電流的影響。

⑥ 盡量加粗接地線。尤其模擬地線應(yīng)盡量加大引出端的接地面積。若地線很細(xì)，阻抗就會很大，接地電位隨著電流的變化而變化，致使信號電平不穩(wěn)定。最好使地線能夠通過3倍于電路允許的最大電流。

4.鋪銅（主要是指鋪地）設(shè)計

① 為了提高系統(tǒng)的可靠性，大面積鋪地是必須的，而且是行之有效的。特別是微弱信號處理的電路

② PCB板上應(yīng)盡可能多的保留銅箔做鋪地。這樣得到的傳輸線特性和屏蔽效果，比一條長長的地線要好。

③ 大面積鋪銅通常有2種作用：一是散熱，二是提高抗干擾能力。

④ 在鋪設(shè)大面積的銅皮時，建議將其設(shè)置成網(wǎng)狀。一來可以防止PCB板的基板與銅箔的黏合劑在浸焊或受熱時，產(chǎn)生揮發(fā)性氣體﹑熱量不易排除，導(dǎo)致銅箔膨脹﹑脫落現(xiàn)象；二來更重要的是網(wǎng)格狀的鋪地，其受熱性能高頻導(dǎo)電性性能都要大大優(yōu)于整塊的實心鋪地。

⑤ 為了保持足夠低的地阻抗，鋪地的連續(xù)性很重要。在雙面板中，有時為了走一兩條信號就將地線分割開，這對于地電流的流暢性是極不利的，必須另想他法。

⑥ 多層板布線時，抑制電磁干擾的重要思想是：當(dāng)信號線與地線層相鄰布線時，其時鐘信號特性最好。信號線層有剩余的走線，應(yīng)當(dāng)首先考慮在電源層上布完，而保留完整的地線層。

⑦ 對于只有數(shù)字電路的PCB板，可用寬的銅箔線圍在板的四周邊緣處組成閉環(huán)回路，并連接到地。這樣做大多能提高抗噪聲能力。（注意：模擬電路不適用）

⑧ 大面積鋪銅距離板邊緣至少保證0.3mm以上。因為在切割外形時，如果切到銅箔上，就容易造成銅箔翹起產(chǎn)生尖刺或引發(fā)焊劑脫落。

第四篇：淺談開關(guān)電源設(shè)計中PCB板的物理設(shè)計注意事項

淺談開關(guān)電源設(shè)計中PCB板的物理設(shè)計注意事項

在開關(guān)電源設(shè)計中PCB板的物理設(shè)計都是最后一個環(huán)節(jié)，如果設(shè)計方法不當(dāng)，PCB可能會輻射過多的電磁干擾，造成電源工作不穩(wěn)定，以下針對各個步驟中所需注意的事項進(jìn)行分析：

一、從原理圖到PCB的設(shè)計流程

建立元件參數(shù)-》輸入原理網(wǎng)表-》設(shè)計參數(shù)設(shè)置-》手工布局-》手工布線-》驗證設(shè)計-》復(fù)查-》CAM輸出。

二、元器件布局

實踐證明，即使電路原理圖設(shè)計正確，印制電路板設(shè)計不當(dāng)，也會對電子設(shè)備的可靠性產(chǎn)生不利影響。例如，如果印制板兩條細(xì)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(chǎn)品的性能下降，因此，在設(shè)計印制電路板的時候，應(yīng)注意采用正確的方法。每一個開關(guān)電源都有四個電流回路：

(1)電源開關(guān)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(fù)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(fù)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(yīng)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(guān)/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(huán)境中去。

電源開關(guān)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(yuǎn)大于開關(guān)基頻，峰值幅度可高達(dá)持續(xù)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(chǎn)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(guān)或整流器、電感或變壓器應(yīng)彼此相鄰地進(jìn)行放置，調(diào)整元件位置使它們之間的電流路徑盡可能短。建立開關(guān)電源布局的最好方法與其電氣設(shè)計相似，最佳設(shè)計流程如下：

放置變壓器

設(shè)計電源開關(guān)電流回路 設(shè)計輸出整流器電流回路 連接到交流電源電路的控制電路

設(shè)計輸入電流源回路和輸入濾波器 設(shè)計輸出負(fù)載回路和輸出濾波器根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進(jìn)行布局時，要符合以下原則：

(1)首先要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時，印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加;過小則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。電路板的最佳形狀矩形，長寬比為3：2或4：3，位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2mm。

(2)放置器件時要考慮以后的焊接，不要太密集。(3)以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接，去耦電容盡量靠近器件的VCC。

(4)在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀，而且裝焊容易，易于批量生產(chǎn)。

(5)按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。

(6)布局的首要原則是保證布線的布通率，移動器件時注意飛線的連接，把有連線關(guān)系的器件放在一起。

(7)盡可能地減小環(huán)路面積，以抑制開關(guān)電源的輻射干擾。

三、參數(shù)設(shè)置

相鄰導(dǎo)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(chǎn)，間距也應(yīng)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(dāng)?shù)丶哟螅瑢Ω?、低電平懸殊的信號線應(yīng)盡可能地短且加大間距，一般情況下將走線間距設(shè)為8mil。

焊盤內(nèi)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(dǎo)致焊盤缺損。當(dāng)與焊盤連接的走線較細(xì)時，要將焊盤與走線之間的連接設(shè)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。

四、布線

開關(guān)電源中包含有高頻信號，PCB上任何印制線都可以起到天線的作用，印制線的長度和寬度會影響其阻抗和感抗，從而影響頻率響應(yīng)。即使是通過直流信號的印制線也會從鄰近的印制線耦合到射頻信號并造成電路問題(甚至再次輻射出干擾信號)。因此應(yīng)將所有通過交流電流的印制線設(shè)計得盡可能短而寬，這意味著必須將所有連接到印制線和連接到其他電源線的元器件放置得很近。

印制線的長度與其表現(xiàn)出的電感量和阻抗成正比，而寬度則與印制線的電感量和阻抗成反比。長度反映出印制線響應(yīng)的波長，長度越長，印制線能發(fā)送和接收電磁波的頻率越低，它就能輻射出更多的射頻能量。根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加租電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時、使電源線、地線的走向和電流的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。接地是開關(guān)電源四個電流回路的底層支路，作為電路的公共參考點起著很重要的作用，它是控制干擾的重要方法。

因此，在布局中應(yīng)仔細(xì)考慮接地線的放置，將各種接地混合會造成電源工作不穩(wěn)定。在地線設(shè)計中應(yīng)注意以下幾點：

1.正確選擇單點接地通常，濾波電容公共端應(yīng)是其它的接地點耦合到大電流的交流地的唯一連接點，同一級電路的接地點應(yīng)盡量靠近，并且本級電路的電源濾波電容也應(yīng)接在該級接地點上，主要是考慮電路各部分回流到地的電流是變化的，因?qū)嶋H流過的線路的阻抗會導(dǎo)致電路各部分地電位的變化而引入干擾。在本開關(guān)電源中，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大，因而采用一點接地，即將電源開關(guān)電流回路(中的幾個器件的地線都連到接地腳上，輸出整流器電流回路的幾個器件的地線也同樣接到相應(yīng)的濾波電容的接地腳上，這樣電源工作較穩(wěn)定，不易自激。做不到單點時，在共地處接兩二極管或一小電阻，其實接在比較集中的一塊銅箔處就可以。

2.盡量加粗接地線 若接地線很細(xì)，接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子設(shè)備的定時信號電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞，因此要確保每一個大電流的接地端采用盡量短而寬的印制線，盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線>電源線>信號線，如有可能，接地線的寬度應(yīng)大于3mm，也可用大面積銅層作地線用，在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。進(jìn)行全局布線的時候，還須遵循以下原則：

(1)。布線方向：從焊接面看，元件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致，布線方向最好與電路圖走線方向相一致，因生產(chǎn)過程中通常需要在焊接面進(jìn)行各種參數(shù)的檢測，故這樣做便于生產(chǎn)中的檢查，調(diào)試及檢修(注：指在滿足電路性能及整機(jī)安裝與面板布局要求的前提下)。

(2)。設(shè)計布線圖時走線盡量少拐彎，印刷弧上的線寬不要突變，導(dǎo)線拐角應(yīng)≥90度，力求線條簡單明了。

(3)。印刷電路中不允許有交叉電路，對于可能交叉的線條，可以用“鉆”、“繞”兩種辦法解決。即讓某引線從別的電阻、電容、三極管腳下的空隙處“鉆”過去，或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過去，在特殊情況下如何電路很復(fù)雜，為簡化設(shè)計也允許用導(dǎo)線跨接，解決交叉電路問題。因采用單面板，直插元件位于top面，表貼器件位于bottom面，所以在布局的時候直插器件可與表貼器件交疊，但要避免焊盤重疊。

3.輸入地與輸出地本開關(guān)電源中為低壓的DC-DC，欲將輸出電壓反饋回變壓器的初級，兩邊的電路應(yīng)有共同的參考地，所以在對兩邊的地線分別鋪銅之后，還要連接在一起，形成共同的地。

五、檢查

布線設(shè)計完成后，需認(rèn)真檢查布線設(shè)計是否符合設(shè)計者所制定的規(guī)則，同時也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求，一般檢查線與線、線與元件焊盤、線與貫通孔、元件焊盤與貫通孔、貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿足生產(chǎn)要求。電源線和地線的寬度是否合適，在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。注意： 有些錯誤可以忽略，例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外，檢查間距時會出錯;另外每次修改過走線和過孔之后，都要重新覆銅一次。

六、復(fù)查根據(jù)“PCB檢查表”，內(nèi)容包括設(shè)計規(guī)則，層定義、線寬、間距、焊盤、過孔設(shè)置，還要重點復(fù)查器件布局的合理性，電源、地線網(wǎng)絡(luò)的走線，高速時鐘網(wǎng)絡(luò)的走線與屏蔽，去耦電容的擺放和連接等。

七、設(shè)計輸出 輸出光繪文件的注意事項：

a.需要輸出的層有布線層(底層)、絲印層(包括頂層絲印、底層絲印)、阻焊層(底層阻焊)、鉆孔層(底層)，另外還要生成鉆孔文件(NC Drill)b.設(shè)置絲印層的Layer時，不要選擇Part Type，選擇頂層(底層)和絲印層的Outline、Text、Linec.在設(shè)置每層的Layer時，將Board Outline選上，設(shè)置絲印層的Layer時，不要選擇Part Type，選擇頂層(底層)和絲印層的Outline、Text、Line。d.生成鉆孔文件時，使用PowerPCB的缺省設(shè)置，不要作任何改。

第五篇：PCB線路板設(shè)計技巧總結(jié)

PCB線路板設(shè)計技巧總結(jié)～～～

發(fā)表于：2009-01-26 13:23:

53元件布局技巧：

1.基本布局：

（1）盡可能縮短高頻元件之間的連線，設(shè)法減小其分布參數(shù)和相互之間的電磁干擾，易于相互干擾的元器件不能離得太近，輸入和輸出應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。

（2）當(dāng)元件或?qū)Ь€之間可能有較高電位差時，應(yīng)該加大其距離，以免放電擊穿，引起短路。

（3）重15g以上的元件不能只靠導(dǎo)線焊盤來固定，應(yīng)用支架或卡子固定。

（4）電位器、可變電容、可調(diào)電感線圈或微動開關(guān)等可調(diào)元件，應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。若是機(jī)外調(diào)節(jié)，其位置應(yīng)考慮調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱面板上的位置，若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)考慮放在印刷板上能方便調(diào)節(jié)的地方。

（5）留出PCB板固定支架，定位螺孔和連接插座所用的位置。

2.按電路功能單元，對電路的全部器件布局：

（1）通常按信號的流向逐個安排電路單元的位置，以便與主信號流通方向保持一致。

（2）以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它布局。元件應(yīng)均勻，整齊，緊湊地排列在PCB上，盡量減少和縮短各單元之間的引線和連線。

（3）在高頻下工作的電路，要考慮元件之間的分布參數(shù)，一般電路的元件應(yīng)盡可能平行排列，這樣不僅美觀，還可以使裝焊方便，易于批量生產(chǎn)。（4）位于邊上的元器件，應(yīng)離PCB板邊緣至少2mm。PCB板的最佳形狀是矩形（長寬為3：2或4：3），板面尺寸大于200mm*150mm時，應(yīng)考慮PCB板所受的機(jī)械強(qiáng)度。

布線技巧：

（1）輸入、輸出的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰或平行，最好加線間地線，以免發(fā)生反饋。高電平信號和低電平電路不要相互平行，特別是高阻抗、低電平信號電路，應(yīng)盡可能靠近低電位。PCB板兩面的導(dǎo)線宜相互垂直，斜交或彎曲走線，應(yīng)避免平行，以減小寄生耦合。

（2）在安裝電源走線時，每1-3個TTL集成電路，2-6個CMOS集成電路，都應(yīng)在靠近集成塊地方設(shè)旁路電容。

（3）PCB板導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基板間的粘附強(qiáng)度和流過其電流值決定。一般1-1.5mm時，可通過2A電流。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常為0.2-0.3mm，應(yīng)注意加寬電源線和地線。

（4）PCB導(dǎo)線拐彎處一般取圓弧形，直角或尖角在高頻電路中會影響電氣性能。此外在使用大面積銅箔時，應(yīng)加排氣網(wǎng)眼，以利于排除銅箔與基板沾合劑受熱產(chǎn)生揮發(fā)氣體，否則長時間受熱易造成銅箔膨脹和脫落。

焊盤：

焊盤中心的引線孔比元件引腳直徑略大即可，太大反而造成虛焊，如：DIP型集成電路引腳直徑約為0.6mm，其引線直徑一般為0.8mm。焊盤外徑

一般取D>=(d＋1.3)mm，d為引線孔直徑。