我建议做一个PCB layout专栏,这是很多准新手的渴望的事!
我建议做一个PCB layout专栏,这是很多准新手的渴望的事!也是提高行业水平的重要的一部分,大家都知道PCB layout对电源的EMI 和系统稳定是多么的重要,好产品PCB layout的技术占到整机技术份量的50%!更重要的是很多书面文字难以把问题说明白,清楚,既然互联计算机有如此方便我们何不让高手站在高处,伟人的位置呢?(我先把我自己摘录整理的这方面的资料共享,顺便复习一下)
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如何尽可能的达到EMC要求,又不致造成太大的成本压力?
PCB板上会因EMC而增加的成本通常是因增加地层数目以增强屏蔽效应及增加了ferrite bead、choke等抑制高频谐波器件的缘故.除此之外,通常还是需搭配其它机构上的屏蔽结构才能使整个系统通过EMC的要求.以下仅就PCB板的设计技巧提供几个降低电路产生的电磁辐射效应.
1、尽可能选用信号斜率(slew rate)较慢的器件,以降低信号所产生的高频成分. 2、注意高频器件摆放的位置,不要太靠近对外的连接器.
3、注意高速信号的阻抗匹配,走线层及其回流电流路径(return current path), 以减少高频的反射与辐射.
4、在各器件的电源管脚放置足够与适当的去耦合电容以缓和电源层和地层上的噪声.特别注意电容的频率响应与温度的特性是否符合设计所需.
5、对外的连接器附近的地可与地层做适当分割,并将连接器的地就近接到chassis ground.
6、可适当运用ground guard/shunt traces在一些特别高速的信号旁.但要注意guard/shunt traces对走线特性阻抗的影响.
PCB板上会因EMC而增加的成本通常是因增加地层数目以增强屏蔽效应及增加了ferrite bead、choke等抑制高频谐波器件的缘故.除此之外,通常还是需搭配其它机构上的屏蔽结构才能使整个系统通过EMC的要求.以下仅就PCB板的设计技巧提供几个降低电路产生的电磁辐射效应.
1、尽可能选用信号斜率(slew rate)较慢的器件,以降低信号所产生的高频成分. 2、注意高频器件摆放的位置,不要太靠近对外的连接器.
3、注意高速信号的阻抗匹配,走线层及其回流电流路径(return current path), 以减少高频的反射与辐射.
4、在各器件的电源管脚放置足够与适当的去耦合电容以缓和电源层和地层上的噪声.特别注意电容的频率响应与温度的特性是否符合设计所需.
5、对外的连接器附近的地可与地层做适当分割,并将连接器的地就近接到chassis ground.
6、可适当运用ground guard/shunt traces在一些特别高速的信号旁.但要注意guard/shunt traces对走线特性阻抗的影响.
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提示
在高速PCB设计时,设计者应该从那些方面去考虑EMC、EMI的规则呢?
一般EMI/EMC设计时需要同时考虑辐射(radiated)与传导(conducted)两个方面. 前者归属于频率较高的部分(>30MHz)后者则是较低频的部分(<30MHz). 所以不能只注意高频而忽略低频的部分.
一个好的EMI/EMC设计必须一开始布局时就要考虑到器件的位置, PCB迭层的安排, 重要联机的走法, 器件的选择等, 如果这些没有事前有较佳的安排, 事后解决则会事倍功半, 增加成本. 例如时钟产生器的位置尽量不要靠近对外的连接器, 高速信号尽量走内层并注意特性阻抗匹配与参考层的连续以减少反射, 器件所推的信号之斜率(slew rate)尽量小以减低高频成分, 选择去耦合(decoupling/bypass)电容时注意其频率响应是否符合需求以降低电源层噪声. 另外, 注意高频信号电流之回流路径使其回路面积尽量小(也就是回路阻抗loop impedance尽量小)以减少辐射. 还可以用分割地层的方式以控制高频噪声的范围. 最后, 适当的选择PCB与外壳的接地点(chassis ground).
一般EMI/EMC设计时需要同时考虑辐射(radiated)与传导(conducted)两个方面. 前者归属于频率较高的部分(>30MHz)后者则是较低频的部分(<30MHz). 所以不能只注意高频而忽略低频的部分.
一个好的EMI/EMC设计必须一开始布局时就要考虑到器件的位置, PCB迭层的安排, 重要联机的走法, 器件的选择等, 如果这些没有事前有较佳的安排, 事后解决则会事倍功半, 增加成本. 例如时钟产生器的位置尽量不要靠近对外的连接器, 高速信号尽量走内层并注意特性阻抗匹配与参考层的连续以减少反射, 器件所推的信号之斜率(slew rate)尽量小以减低高频成分, 选择去耦合(decoupling/bypass)电容时注意其频率响应是否符合需求以降低电源层噪声. 另外, 注意高频信号电流之回流路径使其回路面积尽量小(也就是回路阻抗loop impedance尽量小)以减少辐射. 还可以用分割地层的方式以控制高频噪声的范围. 最后, 适当的选择PCB与外壳的接地点(chassis ground).
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提示
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,造成电源工作不稳定,以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析:
一、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->手工布局->手工布线->验证设计->复查->CAM输出.
二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些.最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil.
焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损.当与焊盘连接的走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状,这样的好处是焊盘不容易起皮,而是走线与焊盘不易断开.
三、元器件布局实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响.例如,如果印制板两条细平行线靠得很近,则会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声;由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,因此,在设计印制电路板的时候,应注意采用正确的方法.每一个开关电源都有四个电流回路: (1). 电源开关交流回路
(2). 输出整流交流回路
(3). 输入信号源电流回路
(4). 输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电,滤波电容主要起到一个宽带储能作用;类似地,输出滤波电容也用来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.所以,输入和输出滤波电容的接线端十分重要,输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源;如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连,交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去.电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流,这些电流中谐波成分很高,其频率远大于开关基频,峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍,过渡时间通常约为50ns.这两个回路最容易产生电磁干扰,因此必须在电源中其它印制线布线之前先布好这些交流回路,每个回路的三种主要的元件滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应彼此相邻地进行放置,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好方法与其电气设计相似,最佳设计流程如下:
· 放置变压器
· 设计电源开关电流回路
· 设计输出整流器电流回路
· 连接到交流电源电路的控制电路
· 设计输入电流源回路和输入滤波器 设计输出负载回路和输出滤波器根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则:
(1) 首先要考虑PCB尺寸大小.PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小则散热不好,且邻近线条易受干扰.电路板的最佳形状矩形,长宽比为3:2或4:3,位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm.
(2) 放置器件时要考虑以后的焊接,不要太密集.
(3) 以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局.元器件应均匀、 整齐、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接, 去耦电容尽量靠近器件的VCC.
(4) 在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数.一般电路应尽可能使元器件平行排列.这样,不但美观,而且装焊容易,易于批量生产.
(5) 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向.
(6) 布局的首要原则是保证布线的布通率,移动器件时注意飞线的连接,把有连线关系的器件放在一起.
(7) 尽可能地减小环路面积,以抑制开关电源的辐射干扰.
四、布线开关电源中包含有高频信号,PCB上任何印制线都可以起到天线的作用,印制线的长度和宽度会影响其阻抗和感抗,从而影响频率响应.即使是通过直流信号的印制线也会从邻近的印制线耦合到射频信号并造成电路问题(甚至再次辐射出干扰信号).因此应将所有通过交流电流的印制线设计得尽可能短而宽,这意味着必须将所有连接到印制线和连接到其他电源线的元器件放置得很近.印制线的长度与其表现出的电感量和阻抗成正比,而宽度则与印制线的电感量和阻抗成反比.长度反映出印制线响应的波长,长度越长,印制线能发送和接收电磁波的频率越低,它就能辐射出更多的射频能量.根据印制线路板电流的大小,尽量加租电源线宽度,减少环路电阻. 同时、使电源线、地线的走向和电流的方向一致,这样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层支路,作为电路的公共参考点起着很重要的作用,它是控制干扰的重要方法.因此,在布局中应仔细考虑接地线的放置,将各种接地混合会造成电源工作不稳定.在地线设计中应注意以下几点:
1. 正确选择单点接地通常,滤波电容公共端应是其它的接地点耦合到大电流的交流地的唯一连接点,同一级电路的接地点应尽量靠近,并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上,主要是考虑电路各部分回流到地的电流是变化的,因实际流过的线路的阻抗会导致电路各部分地电位的变化而引入干扰.在本开关电源中,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而采用一点接地,即将电源开关电流回路 (中的几个器件的地线都连到接地脚上,输出整流器电流回路的几个器件的地线也同样接到相应的滤波电容的接地脚上,这样电源工作较稳定,不易自激.做不到单点时,在共地处接两二极管或一小电阻,其实接在比较集中的一块铜箔处就可以.
2. 尽量加粗接地线 若接地线很细,接地电位则随电流的变化而变化,致使电子设备的定时信号电平不稳,抗噪声性能变坏,因此要确保每一个大电流的接地端采用尽量短而宽的印制线,尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,如有可能,接地线的宽度应大于3mm,也可用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用.进行全局布线的时候,还须遵循以下原则:
(1).布线方向:从焊接面看,元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致,布线方向最好与电路图走线方向相一致,因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测,故这样做便于生产中的检查,调试及检修(注:指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下). (2).设计布线图时走线尽量少拐弯,印刷弧上的线宽不要突变,导线拐角应≥90度,力求线条简单明了.
(3).印刷电路中不允许有交叉电路,对于可能交叉的线条,可以用“钻”、“绕”两种办法解决.即让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去,或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去,在特殊情况下如何电路很复杂,为简化设计也允许用导线跨接,解决交叉电路问题.因采用单面板,直插元件位于top面,表贴器件位于bottom面,所以在布局的时候直插器件可与表贴器件交叠,但要避免焊盘重叠. 3．输入地与输出地本开关电源中为低压的DC-DC,欲将输出电压反馈回变压器的初级,两边的电路应有共同的参考地,所以在对两边的地线分别铺铜之后,还要连接在一起,形成共同的地.
五、检查 布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求,一般检查线与线、线与元件焊盘、线与贯通孔、元件焊盘与贯通孔、贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要求. 电源线和地线的宽度是否合适,在PCB中是否还有能让地线加宽的地方.注意: 有些错误可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外,检查间距时会出错;另外每次修改过走线和过孔之后,都要重新覆铜一次.
六、复查根据“PCB检查表”,内容包括设计规则,层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置,还要重点复查器件布局的合理性,电源、地线网络的走线,高速时钟网络的走线与屏蔽,去耦电容的摆放和连接等.
七、设计输出 输出光绘文件的注意事项:
a. 需要输出的层有布线层(底层) 、丝印层(包括顶层丝印、底层丝印)、阻焊层(底层阻焊)、钻孔层(底层),另外还要生成钻孔文件(NC Drill)
b. 设置丝印层的Layer时,不要选择Part Type,选择顶层(底层)和丝印层的Outline、Text、Linec. 在设置每层的Layer时,将Board Outline选上,设置丝印层的Layer时,不要选择Part Type,选择顶层(底层)和丝印层的Outline、Text、Line.d. 生成钻孔文件时,使用PowerPCB的缺省设置,不要作任何改.
一、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->手工布局->手工布线->验证设计->复查->CAM输出.
二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些.最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil.
焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损.当与焊盘连接的走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状,这样的好处是焊盘不容易起皮,而是走线与焊盘不易断开.
三、元器件布局实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响.例如,如果印制板两条细平行线靠得很近,则会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声;由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,因此,在设计印制电路板的时候,应注意采用正确的方法.每一个开关电源都有四个电流回路: (1). 电源开关交流回路
(2). 输出整流交流回路
(3). 输入信号源电流回路
(4). 输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电,滤波电容主要起到一个宽带储能作用;类似地,输出滤波电容也用来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.所以,输入和输出滤波电容的接线端十分重要,输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源;如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连,交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去.电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流,这些电流中谐波成分很高,其频率远大于开关基频,峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍,过渡时间通常约为50ns.这两个回路最容易产生电磁干扰,因此必须在电源中其它印制线布线之前先布好这些交流回路,每个回路的三种主要的元件滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应彼此相邻地进行放置,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好方法与其电气设计相似,最佳设计流程如下:
· 放置变压器
· 设计电源开关电流回路
· 设计输出整流器电流回路
· 连接到交流电源电路的控制电路
· 设计输入电流源回路和输入滤波器 设计输出负载回路和输出滤波器根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则:
(1) 首先要考虑PCB尺寸大小.PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小则散热不好,且邻近线条易受干扰.电路板的最佳形状矩形,长宽比为3:2或4:3,位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm.
(2) 放置器件时要考虑以后的焊接,不要太密集.
(3) 以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局.元器件应均匀、 整齐、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接, 去耦电容尽量靠近器件的VCC.
(4) 在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数.一般电路应尽可能使元器件平行排列.这样,不但美观,而且装焊容易,易于批量生产.
(5) 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向.
(6) 布局的首要原则是保证布线的布通率,移动器件时注意飞线的连接,把有连线关系的器件放在一起.
(7) 尽可能地减小环路面积,以抑制开关电源的辐射干扰.
四、布线开关电源中包含有高频信号,PCB上任何印制线都可以起到天线的作用,印制线的长度和宽度会影响其阻抗和感抗,从而影响频率响应.即使是通过直流信号的印制线也会从邻近的印制线耦合到射频信号并造成电路问题(甚至再次辐射出干扰信号).因此应将所有通过交流电流的印制线设计得尽可能短而宽,这意味着必须将所有连接到印制线和连接到其他电源线的元器件放置得很近.印制线的长度与其表现出的电感量和阻抗成正比,而宽度则与印制线的电感量和阻抗成反比.长度反映出印制线响应的波长,长度越长,印制线能发送和接收电磁波的频率越低,它就能辐射出更多的射频能量.根据印制线路板电流的大小,尽量加租电源线宽度,减少环路电阻. 同时、使电源线、地线的走向和电流的方向一致,这样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层支路,作为电路的公共参考点起着很重要的作用,它是控制干扰的重要方法.因此,在布局中应仔细考虑接地线的放置,将各种接地混合会造成电源工作不稳定.在地线设计中应注意以下几点:
1. 正确选择单点接地通常,滤波电容公共端应是其它的接地点耦合到大电流的交流地的唯一连接点,同一级电路的接地点应尽量靠近,并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上,主要是考虑电路各部分回流到地的电流是变化的,因实际流过的线路的阻抗会导致电路各部分地电位的变化而引入干扰.在本开关电源中,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而采用一点接地,即将电源开关电流回路 (中的几个器件的地线都连到接地脚上,输出整流器电流回路的几个器件的地线也同样接到相应的滤波电容的接地脚上,这样电源工作较稳定,不易自激.做不到单点时,在共地处接两二极管或一小电阻,其实接在比较集中的一块铜箔处就可以.
2. 尽量加粗接地线 若接地线很细,接地电位则随电流的变化而变化,致使电子设备的定时信号电平不稳,抗噪声性能变坏,因此要确保每一个大电流的接地端采用尽量短而宽的印制线,尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,如有可能,接地线的宽度应大于3mm,也可用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用.进行全局布线的时候,还须遵循以下原则:
(1).布线方向:从焊接面看,元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致,布线方向最好与电路图走线方向相一致,因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测,故这样做便于生产中的检查,调试及检修(注:指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下). (2).设计布线图时走线尽量少拐弯,印刷弧上的线宽不要突变,导线拐角应≥90度,力求线条简单明了.
(3).印刷电路中不允许有交叉电路,对于可能交叉的线条,可以用“钻”、“绕”两种办法解决.即让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去,或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去,在特殊情况下如何电路很复杂,为简化设计也允许用导线跨接,解决交叉电路问题.因采用单面板,直插元件位于top面,表贴器件位于bottom面,所以在布局的时候直插器件可与表贴器件交叠,但要避免焊盘重叠. 3．输入地与输出地本开关电源中为低压的DC-DC,欲将输出电压反馈回变压器的初级,两边的电路应有共同的参考地,所以在对两边的地线分别铺铜之后,还要连接在一起,形成共同的地.
五、检查 布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求,一般检查线与线、线与元件焊盘、线与贯通孔、元件焊盘与贯通孔、贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要求. 电源线和地线的宽度是否合适,在PCB中是否还有能让地线加宽的地方.注意: 有些错误可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外,检查间距时会出错;另外每次修改过走线和过孔之后,都要重新覆铜一次.
六、复查根据“PCB检查表”,内容包括设计规则,层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置,还要重点复查器件布局的合理性,电源、地线网络的走线,高速时钟网络的走线与屏蔽,去耦电容的摆放和连接等.
七、设计输出 输出光绘文件的注意事项:
a. 需要输出的层有布线层(底层) 、丝印层(包括顶层丝印、底层丝印)、阻焊层(底层阻焊)、钻孔层(底层),另外还要生成钻孔文件(NC Drill)
b. 设置丝印层的Layer时,不要选择Part Type,选择顶层(底层)和丝印层的Outline、Text、Linec. 在设置每层的Layer时,将Board Outline选上,设置丝印层的Layer时,不要选择Part Type,选择顶层(底层)和丝印层的Outline、Text、Line.d. 生成钻孔文件时,使用PowerPCB的缺省设置,不要作任何改.
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@溜溜和尚
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,造成电源工作不稳定,以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析:一、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->手工布局->手工布线->验证设计->复查->CAM输出.二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些.最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil.焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损.当与焊盘连接的走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状,这样的好处是焊盘不容易起皮,而是走线与焊盘不易断开.三、元器件布局实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响.例如,如果印制板两条细平行线靠得很近,则会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声;由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,因此,在设计印制电路板的时候,应注意采用正确的方法.每一个开关电源都有四个电流回路:(1).电源开关交流回路(2).输出整流交流回路(3).输入信号源电流回路(4).输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电,滤波电容主要起到一个宽带储能作用;类似地,输出滤波电容也用来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.所以,输入和输出滤波电容的接线端十分重要,输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源;如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连,交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去.电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流,这些电流中谐波成分很高,其频率远大于开关基频,峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍,过渡时间通常约为50ns.这两个回路最容易产生电磁干扰,因此必须在电源中其它印制线布线之前先布好这些交流回路,每个回路的三种主要的元件滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应彼此相邻地进行放置,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好方法与其电气设计相似,最佳设计流程如下:·放置变压器·设计电源开关电流回路·设计输出整流器电流回路·连接到交流电源电路的控制电路·设计输入电流源回路和输入滤波器设计输出负载回路和输出滤波器根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则:(1)首先要考虑PCB尺寸大小.PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小则散热不好,且邻近线条易受干扰.电路板的最佳形状矩形,长宽比为3:2或4:3,位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm.(2)放置器件时要考虑以后的焊接,不要太密集. (3)以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局.元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接,去耦电容尽量靠近器件的VCC. (4)在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数.一般电路应尽可能使元器件平行排列.这样,不但美观,而且装焊容易,易于批量生产.(5)按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向.(6)布局的首要原则是保证布线的布通率,移动器件时注意飞线的连接,把有连线关系的器件放在一起.(7)尽可能地减小环路面积,以抑制开关电源的辐射干扰.四、布线开关电源中包含有高频信号,PCB上任何印制线都可以起到天线的作用,印制线的长度和宽度会影响其阻抗和感抗,从而影响频率响应.即使是通过直流信号的印制线也会从邻近的印制线耦合到射频信号并造成电路问题(甚至再次辐射出干扰信号).因此应将所有通过交流电流的印制线设计得尽可能短而宽,这意味着必须将所有连接到印制线和连接到其他电源线的元器件放置得很近.印制线的长度与其表现出的电感量和阻抗成正比,而宽度则与印制线的电感量和阻抗成反比.长度反映出印制线响应的波长,长度越长,印制线能发送和接收电磁波的频率越低,它就能辐射出更多的射频能量.根据印制线路板电流的大小,尽量加租电源线宽度,减少环路电阻.同时、使电源线、地线的走向和电流的方向一致,这样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层支路,作为电路的公共参考点起着很重要的作用,它是控制干扰的重要方法.因此,在布局中应仔细考虑接地线的放置,将各种接地混合会造成电源工作不稳定.在地线设计中应注意以下几点:1.正确选择单点接地通常,滤波电容公共端应是其它的接地点耦合到大电流的交流地的唯一连接点,同一级电路的接地点应尽量靠近,并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上,主要是考虑电路各部分回流到地的电流是变化的,因实际流过的线路的阻抗会导致电路各部分地电位的变化而引入干扰.在本开关电源中,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而采用一点接地,即将电源开关电流回路(中的几个器件的地线都连到接地脚上,输出整流器电流回路的几个器件的地线也同样接到相应的滤波电容的接地脚上,这样电源工作较稳定,不易自激.做不到单点时,在共地处接两二极管或一小电阻,其实接在比较集中的一块铜箔处就可以.2.尽量加粗接地线若接地线很细,接地电位则随电流的变化而变化,致使电子设备的定时信号电平不稳,抗噪声性能变坏,因此要确保每一个大电流的接地端采用尽量短而宽的印制线,尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,如有可能,接地线的宽度应大于3mm,也可用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用.进行全局布线的时候,还须遵循以下原则:(1).布线方向:从焊接面看,元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致,布线方向最好与电路图走线方向相一致,因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测,故这样做便于生产中的检查,调试及检修(注:指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下).(2).设计布线图时走线尽量少拐弯,印刷弧上的线宽不要突变,导线拐角应≥90度,力求线条简单明了.(3).印刷电路中不允许有交叉电路,对于可能交叉的线条,可以用“钻”、“绕”两种办法解决.即让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去,或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去,在特殊情况下如何电路很复杂,为简化设计也允许用导线跨接,解决交叉电路问题.因采用单面板,直插元件位于top面,表贴器件位于bottom面,所以在布局的时候直插器件可与表贴器件交叠,但要避免焊盘重叠.3．输入地与输出地本开关电源中为低压的DC-DC,欲将输出电压反馈回变压器的初级,两边的电路应有共同的参考地,所以在对两边的地线分别铺铜之后,还要连接在一起,形成共同的地.五、检查布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求,一般检查线与线、线与元件焊盘、线与贯通孔、元件焊盘与贯通孔、贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要求.电源线和地线的宽度是否合适,在PCB中是否还有能让地线加宽的地方.注意:有些错误可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外,检查间距时会出错;另外每次修改过走线和过孔之后,都要重新覆铜一次.六、复查根据“PCB检查表”,内容包括设计规则,层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置,还要重点复查器件布局的合理性,电源、地线网络的走线,高速时钟网络的走线与屏蔽,去耦电容的摆放和连接等.七、设计输出输出光绘文件的注意事项:a.需要输出的层有布线层(底层)、丝印层(包括顶层丝印、底层丝印)、阻焊层(底层阻焊)、钻孔层(底层),另外还要生成钻孔文件(NCDrill)b.设置丝印层的Layer时,不要选择PartType,选择顶层(底层)和丝印层的Outline、Text、Linec.在设置每层的Layer时,将BoardOutline选上,设置丝印层的Layer时,不要选择PartType,选择顶层(底层)和丝印层的Outline、Text、Line.d.生成钻孔文件时,使用PowerPCB的缺省设置,不要作任何改.
好,小弟在此学了不少,顶了
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@溜溜和尚
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,造成电源工作不稳定,以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析:一、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->手工布局->手工布线->验证设计->复查->CAM输出.二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些.最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil.焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损.当与焊盘连接的走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状,这样的好处是焊盘不容易起皮,而是走线与焊盘不易断开.三、元器件布局实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响.例如,如果印制板两条细平行线靠得很近,则会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声;由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,因此,在设计印制电路板的时候,应注意采用正确的方法.每一个开关电源都有四个电流回路:(1).电源开关交流回路(2).输出整流交流回路(3).输入信号源电流回路(4).输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电,滤波电容主要起到一个宽带储能作用;类似地,输出滤波电容也用来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.所以,输入和输出滤波电容的接线端十分重要,输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源;如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连,交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去.电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流,这些电流中谐波成分很高,其频率远大于开关基频,峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍,过渡时间通常约为50ns.这两个回路最容易产生电磁干扰,因此必须在电源中其它印制线布线之前先布好这些交流回路,每个回路的三种主要的元件滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应彼此相邻地进行放置,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好方法与其电气设计相似,最佳设计流程如下:·放置变压器·设计电源开关电流回路·设计输出整流器电流回路·连接到交流电源电路的控制电路·设计输入电流源回路和输入滤波器设计输出负载回路和输出滤波器根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则:(1)首先要考虑PCB尺寸大小.PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小则散热不好,且邻近线条易受干扰.电路板的最佳形状矩形,长宽比为3:2或4:3,位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm.(2)放置器件时要考虑以后的焊接,不要太密集. (3)以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局.元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接,去耦电容尽量靠近器件的VCC. (4)在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数.一般电路应尽可能使元器件平行排列.这样,不但美观,而且装焊容易,易于批量生产.(5)按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向.(6)布局的首要原则是保证布线的布通率,移动器件时注意飞线的连接,把有连线关系的器件放在一起.(7)尽可能地减小环路面积,以抑制开关电源的辐射干扰.四、布线开关电源中包含有高频信号,PCB上任何印制线都可以起到天线的作用,印制线的长度和宽度会影响其阻抗和感抗,从而影响频率响应.即使是通过直流信号的印制线也会从邻近的印制线耦合到射频信号并造成电路问题(甚至再次辐射出干扰信号).因此应将所有通过交流电流的印制线设计得尽可能短而宽,这意味着必须将所有连接到印制线和连接到其他电源线的元器件放置得很近.印制线的长度与其表现出的电感量和阻抗成正比,而宽度则与印制线的电感量和阻抗成反比.长度反映出印制线响应的波长,长度越长,印制线能发送和接收电磁波的频率越低,它就能辐射出更多的射频能量.根据印制线路板电流的大小,尽量加租电源线宽度,减少环路电阻.同时、使电源线、地线的走向和电流的方向一致,这样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层支路,作为电路的公共参考点起着很重要的作用,它是控制干扰的重要方法.因此,在布局中应仔细考虑接地线的放置,将各种接地混合会造成电源工作不稳定.在地线设计中应注意以下几点:1.正确选择单点接地通常,滤波电容公共端应是其它的接地点耦合到大电流的交流地的唯一连接点,同一级电路的接地点应尽量靠近,并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上,主要是考虑电路各部分回流到地的电流是变化的,因实际流过的线路的阻抗会导致电路各部分地电位的变化而引入干扰.在本开关电源中,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而采用一点接地,即将电源开关电流回路(中的几个器件的地线都连到接地脚上,输出整流器电流回路的几个器件的地线也同样接到相应的滤波电容的接地脚上,这样电源工作较稳定,不易自激.做不到单点时,在共地处接两二极管或一小电阻,其实接在比较集中的一块铜箔处就可以.2.尽量加粗接地线若接地线很细,接地电位则随电流的变化而变化,致使电子设备的定时信号电平不稳,抗噪声性能变坏,因此要确保每一个大电流的接地端采用尽量短而宽的印制线,尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,如有可能,接地线的宽度应大于3mm,也可用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用.进行全局布线的时候,还须遵循以下原则:(1).布线方向:从焊接面看,元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致,布线方向最好与电路图走线方向相一致,因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测,故这样做便于生产中的检查,调试及检修(注:指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下).(2).设计布线图时走线尽量少拐弯,印刷弧上的线宽不要突变,导线拐角应≥90度,力求线条简单明了.(3).印刷电路中不允许有交叉电路,对于可能交叉的线条,可以用“钻”、“绕”两种办法解决.即让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去,或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去,在特殊情况下如何电路很复杂,为简化设计也允许用导线跨接,解决交叉电路问题.因采用单面板,直插元件位于top面,表贴器件位于bottom面,所以在布局的时候直插器件可与表贴器件交叠,但要避免焊盘重叠.3．输入地与输出地本开关电源中为低压的DC-DC,欲将输出电压反馈回变压器的初级,两边的电路应有共同的参考地,所以在对两边的地线分别铺铜之后,还要连接在一起,形成共同的地.五、检查布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求,一般检查线与线、线与元件焊盘、线与贯通孔、元件焊盘与贯通孔、贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要求.电源线和地线的宽度是否合适,在PCB中是否还有能让地线加宽的地方.注意:有些错误可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外,检查间距时会出错;另外每次修改过走线和过孔之后,都要重新覆铜一次.六、复查根据“PCB检查表”,内容包括设计规则,层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置,还要重点复查器件布局的合理性,电源、地线网络的走线,高速时钟网络的走线与屏蔽,去耦电容的摆放和连接等.七、设计输出输出光绘文件的注意事项:a.需要输出的层有布线层(底层)、丝印层(包括顶层丝印、底层丝印)、阻焊层(底层阻焊)、钻孔层(底层),另外还要生成钻孔文件(NCDrill)b.设置丝印层的Layer时,不要选择PartType,选择顶层(底层)和丝印层的Outline、Text、Linec.在设置每层的Layer时,将BoardOutline选上,设置丝印层的Layer时,不要选择PartType,选择顶层(底层)和丝印层的Outline、Text、Line.d.生成钻孔文件时,使用PowerPCB的缺省设置,不要作任何改.
1139795556.pdf
响应号召,上传一个“电路板级的电磁兼容设计”给大家研究,PCB关系到一个电源性能的80%以上,但是真正懂得的人不多,希望关注PCB的兄弟越来越多,大家分享一下PCB的经验
响应号召,上传一个“电路板级的电磁兼容设计”给大家研究,PCB关系到一个电源性能的80%以上,但是真正懂得的人不多,希望关注PCB的兄弟越来越多,大家分享一下PCB的经验
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支持这方面的交流讨论,但增开一个专栏还需慎重考虑呀,论坛板块如分得过细,难免要分散人气的.
这些年在网络里搜集了一些资料,现将有关印制板及焊接工艺方面的技术文摘逐一上传,请大家多多补充.
1:网络上广为流传的几篇设计原则
高速PCB设计指南之一.doc
高速PCB设计指南之二.doc
高速PCB设计指南之三.doc
高速PCB设计指南之四.doc
高速PCB设计指南之五.doc
高速PCB设计指南之六.doc
高速PCB设计指南之七.doc
高速PCB设计指南之八.doc
这些年在网络里搜集了一些资料,现将有关印制板及焊接工艺方面的技术文摘逐一上传,请大家多多补充.
1:网络上广为流传的几篇设计原则
高速PCB设计指南之一.doc
高速PCB设计指南之二.doc
高速PCB设计指南之三.doc
高速PCB设计指南之四.doc
高速PCB设计指南之五.doc
高速PCB设计指南之六.doc
高速PCB设计指南之七.doc
高速PCB设计指南之八.doc
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11:印刷布线图的基本设计方法和原则要求.doc
12:印制线路板的散热设计.doc
13:SMT印制电路板热设计探讨.doc
14:加热工艺的发展方向和存在的问题.doc
15:表面组装工艺控制.doc
12:印制线路板的散热设计.doc
13:SMT印制电路板热设计探讨.doc
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46:PCB Layout中的走线策略.doc
47:SMT过程缺陷样观和对策.doc
48:表面贴装设计与焊盘结构标准IPC-SM-782.doc
49:覆铜板板材等级.doc
50:PCB 工艺设计规范.pdf
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50:PCB 工艺设计规范.pdf
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51:pcb设计注意事项.doc
52:典型的焊盘直径和最大导线宽度的关系.doc
53:新手上路认识PCB.doc
54:新手设计PCB注意事项.doc
55:怎样做一块好的PCB板.doc
现有文摘全部上传完毕,感谢撰写这些资料的专家老师们!
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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,造成电源工作不稳定,以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析:
一、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->手工布局->手工布线->验证设计->复查->CAM输出.
二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些.最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil.
焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损.当与焊盘连接的走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状,这样的好处是焊盘不容易起皮,而是走线与焊盘不易断开.
三、元器件布局实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响.例如,如果印制板两条细平行线靠得很近,则会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声;由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,因此,在设计印制电路板的时候,应注意采用正确的方法.每一个开关电源都有四个电流回路: (1). 电源开关交流回路
(2). 输出整流交流回路
(3). 输入信号源电流回路
(4). 输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电,滤波电容主要起到一个宽带储能作用;类似地,输出滤波电容也用来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.所以,输入和输出滤波电容的接线端十分重要,输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源;如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连,交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去.电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流,这些电流中谐波成分很高,其频率远大于开关基频,峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍,过渡时间通常约为50ns.这两个回路最容易产生电磁干扰,因此必须在电源中其它印制线布线之前先布好这些交流回路,每个回路的三种主要的元件滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应彼此相邻地进行放置,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好方法与其电气设计相似,最佳设计流程如下:
· 放置变压器
· 设计电源开关电流回路
· 设计输出整流器电流回路
· 连接到交流电源电路的控制电路
· 设计输入电流源回路和输入滤波器 设计输出负载回路和输出滤波器根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则:
(1) 首先要考虑PCB尺寸大小.PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小则散热不好,且邻近线条易受干扰.电路板的最佳形状矩形,长宽比为3:2或4:3,位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm.
(2) 放置器件时要考虑以后的焊接,不要太密集.
(3) 以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局.元器件应均匀、 整齐、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接, 去耦电容尽量靠近器件的VCC.
(4) 在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数.一般电路应尽可能使元器件平行排列.这样,不但美观,而且装焊容易,易于批量生产.
(5) 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向.
(6) 布局的首要原则是保证布线的布通率,移动器件时注意飞线的连接,把有连线关系的器件放在一起.
(7) 尽可能地减小环路面积,以抑制开关电源的辐射干扰.
四、布线开关电源中包含有高频信号,PCB上任何印制线都可以起到天线的作用,印制线的长度和宽度会影响其阻抗和感抗,从而影响频率响应.即使是通过直流信号的印制线也会从邻近的印制线耦合到射频信号并造成电路问题(甚至再次辐射出干扰信号).因此应将所有通过交流电流的印制线设计得尽可能短而宽,这意味着必须将所有连接到印制线和连接到其他电源线的元器件放置得很近.印制线的长度与其表现出的电感量和阻抗成正比,而宽度则与印制线的电感量和阻抗成反比.长度反映出印制线响应的波长,长度越长,印制线能发送和接收电磁波的频率越低,它就能辐射出更多的射频能量.根据印制线路板电流的大小,尽量加租电源线宽度,减少环路电阻. 同时、使电源线、地线的走向和电流的方向一致,这样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层支路,作为电路的公共参考点起着很重要的作用,它是控制干扰的重要方法.因此,在布局中应仔细考虑接地线的放置,将各种接地混合会造成电源工作不稳定.在地线设计中应注意以下几点:
1. 正确选择单点接地通常,滤波电容公共端应是其它的接地点耦合到大电流的交流地的唯一连接点,同一级电路的接地点应尽量靠近,并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上,主要是考虑电路各部分回流到地的电流是变化的,因实际流过的线路的阻抗会导致电路各部分地电位的变化而引入干扰.在本开关电源中,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而采用一点接地,即将电源开关电流回路 (中的几个器件的地线都连到接地脚上,输出整流器电流回路的几个器件的地线也同样接到相应的滤波电容的接地脚上,这样电源工作较稳定,不易自激.做不到单点时,在共地处接两二极管或一小电阻,其实接在比较集中的一块铜箔处就可以.
2. 尽量加粗接地线 若接地线很细,接地电位则随电流的变化而变化,致使电子设备的定时信号电平不稳,抗噪声性能变坏,因此要确保每一个大电流的接地端采用尽量短而宽的印制线,尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,如有可能,接地线的宽度应大于3mm,也可用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用.进行全局布线的时候,还须遵循以下原则:
(1).布线方向:从焊接面看,元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致,布线方向最好与电路图走线方向相一致,因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测,故这样做便于生产中的检查,调试及检修(注:指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下). (2).设计布线图时走线尽量少拐弯,印刷弧上的线宽不要突变,导线拐角应≥90度,力求线条简单明了.
(3).印刷电路中不允许有交叉电路,对于可能交叉的线条,可以用“钻”、“绕”两种办法解决.即让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去,或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去,在特殊情况下如何电路很复杂,为简化设计也允许用导线跨接,解决交叉电路问题.因采用单面板,直插元件位于top面,表贴器件位于bottom面,所以在布局的时候直插器件可与表贴器件交叠,但要避免焊盘重叠. 3．输入地与输出地本开关电源中为低压的DC-DC,欲将输出电压反馈回变压器的初级,两边的电路应有共同的参考地,所以在对两边的地线分别铺铜之后,还要连接在一起,形成共同的地.
五、检查 布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求,一般检查线与线、线与元件焊盘、线与贯通孔、元件焊盘与贯通孔、贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要求. 电源线和地线的宽度是否合适,在PCB中是否还有能让地线加宽的地方.注意: 有些错误可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外,检查间距时会出错;另外每次修改过走线和过孔之后,都要重新覆铜一次.
六、复查根据“PCB检查表”,内容包括设计规则,层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置,还要重点复查器件布局的合理性,电源、地线网络的走线,高速时钟网络的走线与屏蔽,去耦电容的摆放和连接等.
七、设计输出 输出光绘文件的注意事项:
a. 需要输出的层有布线层(底层) 、丝印层(包括顶层丝印、底层丝印)、阻焊层(底层阻焊)、钻孔层(底层),另外还要生成钻孔文件(NC Drill)
b. 设置丝印层的Layer时,不要选择Part Type,选择顶层(底层)和丝印层的Outline、Text、Linec. 在设置每层的Layer时,将Board Outline选上,设置丝印层的Layer时,不要选择Part Type,选择顶层(底层)和丝印层的Outline、Text、Line.d. 生成钻孔文件时,使用PowerPCB的缺省设置,不要作任何改.
一、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->手工布局->手工布线->验证设计->复查->CAM输出.
二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些.最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil.
焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损.当与焊盘连接的走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状,这样的好处是焊盘不容易起皮,而是走线与焊盘不易断开.
三、元器件布局实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响.例如,如果印制板两条细平行线靠得很近,则会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声;由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,因此,在设计印制电路板的时候,应注意采用正确的方法.每一个开关电源都有四个电流回路: (1). 电源开关交流回路
(2). 输出整流交流回路
(3). 输入信号源电流回路
(4). 输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电,滤波电容主要起到一个宽带储能作用;类似地,输出滤波电容也用来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.所以,输入和输出滤波电容的接线端十分重要,输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源;如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连,交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去.电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流,这些电流中谐波成分很高,其频率远大于开关基频,峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍,过渡时间通常约为50ns.这两个回路最容易产生电磁干扰,因此必须在电源中其它印制线布线之前先布好这些交流回路,每个回路的三种主要的元件滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应彼此相邻地进行放置,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好方法与其电气设计相似,最佳设计流程如下:
· 放置变压器
· 设计电源开关电流回路
· 设计输出整流器电流回路
· 连接到交流电源电路的控制电路
· 设计输入电流源回路和输入滤波器 设计输出负载回路和输出滤波器根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则:
(1) 首先要考虑PCB尺寸大小.PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小则散热不好,且邻近线条易受干扰.电路板的最佳形状矩形,长宽比为3:2或4:3,位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm.
(2) 放置器件时要考虑以后的焊接,不要太密集.
(3) 以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局.元器件应均匀、 整齐、紧凑地排列在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接, 去耦电容尽量靠近器件的VCC.
(4) 在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数.一般电路应尽可能使元器件平行排列.这样,不但美观,而且装焊容易,易于批量生产.
(5) 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向.
(6) 布局的首要原则是保证布线的布通率,移动器件时注意飞线的连接,把有连线关系的器件放在一起.
(7) 尽可能地减小环路面积,以抑制开关电源的辐射干扰.
四、布线开关电源中包含有高频信号,PCB上任何印制线都可以起到天线的作用,印制线的长度和宽度会影响其阻抗和感抗,从而影响频率响应.即使是通过直流信号的印制线也会从邻近的印制线耦合到射频信号并造成电路问题(甚至再次辐射出干扰信号).因此应将所有通过交流电流的印制线设计得尽可能短而宽,这意味着必须将所有连接到印制线和连接到其他电源线的元器件放置得很近.印制线的长度与其表现出的电感量和阻抗成正比,而宽度则与印制线的电感量和阻抗成反比.长度反映出印制线响应的波长,长度越长,印制线能发送和接收电磁波的频率越低,它就能辐射出更多的射频能量.根据印制线路板电流的大小,尽量加租电源线宽度,减少环路电阻. 同时、使电源线、地线的走向和电流的方向一致,这样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层支路,作为电路的公共参考点起着很重要的作用,它是控制干扰的重要方法.因此,在布局中应仔细考虑接地线的放置,将各种接地混合会造成电源工作不稳定.在地线设计中应注意以下几点:
1. 正确选择单点接地通常,滤波电容公共端应是其它的接地点耦合到大电流的交流地的唯一连接点,同一级电路的接地点应尽量靠近,并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上,主要是考虑电路各部分回流到地的电流是变化的,因实际流过的线路的阻抗会导致电路各部分地电位的变化而引入干扰.在本开关电源中,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而采用一点接地,即将电源开关电流回路 (中的几个器件的地线都连到接地脚上,输出整流器电流回路的几个器件的地线也同样接到相应的滤波电容的接地脚上,这样电源工作较稳定,不易自激.做不到单点时,在共地处接两二极管或一小电阻,其实接在比较集中的一块铜箔处就可以.
2. 尽量加粗接地线 若接地线很细,接地电位则随电流的变化而变化,致使电子设备的定时信号电平不稳,抗噪声性能变坏,因此要确保每一个大电流的接地端采用尽量短而宽的印制线,尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,如有可能,接地线的宽度应大于3mm,也可用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用.进行全局布线的时候,还须遵循以下原则:
(1).布线方向:从焊接面看,元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致,布线方向最好与电路图走线方向相一致,因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测,故这样做便于生产中的检查,调试及检修(注:指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下). (2).设计布线图时走线尽量少拐弯,印刷弧上的线宽不要突变,导线拐角应≥90度,力求线条简单明了.
(3).印刷电路中不允许有交叉电路,对于可能交叉的线条,可以用“钻”、“绕”两种办法解决.即让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去,或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去,在特殊情况下如何电路很复杂,为简化设计也允许用导线跨接,解决交叉电路问题.因采用单面板,直插元件位于top面,表贴器件位于bottom面,所以在布局的时候直插器件可与表贴器件交叠,但要避免焊盘重叠. 3．输入地与输出地本开关电源中为低压的DC-DC,欲将输出电压反馈回变压器的初级,两边的电路应有共同的参考地,所以在对两边的地线分别铺铜之后,还要连接在一起,形成共同的地.
五、检查 布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求,一般检查线与线、线与元件焊盘、线与贯通孔、元件焊盘与贯通孔、贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要求. 电源线和地线的宽度是否合适,在PCB中是否还有能让地线加宽的地方.注意: 有些错误可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外,检查间距时会出错;另外每次修改过走线和过孔之后,都要重新覆铜一次.
六、复查根据“PCB检查表”,内容包括设计规则,层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置,还要重点复查器件布局的合理性,电源、地线网络的走线,高速时钟网络的走线与屏蔽,去耦电容的摆放和连接等.
七、设计输出 输出光绘文件的注意事项:
a. 需要输出的层有布线层(底层) 、丝印层(包括顶层丝印、底层丝印)、阻焊层(底层阻焊)、钻孔层(底层),另外还要生成钻孔文件(NC Drill)
b. 设置丝印层的Layer时,不要选择Part Type,选择顶层(底层)和丝印层的Outline、Text、Linec. 在设置每层的Layer时,将Board Outline选上,设置丝印层的Layer时,不要选择Part Type,选择顶层(底层)和丝印层的Outline、Text、Line.d. 生成钻孔文件时,使用PowerPCB的缺省设置,不要作任何改.
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JACK大侠辛苦了.
《印刷电路板排版设计》郑诗卫著1982版
以电视机为例,阐述了PCB板抗干扰和整机结构布局的设计原则.虽然出版年度久远,个人认为在今天看来仍不乏参考价值.
1139818649.part1.rar
1139818801.part2.rar
1139818912.part3.rar
《印刷电路板排版设计》郑诗卫著1982版
以电视机为例,阐述了PCB板抗干扰和整机结构布局的设计原则.虽然出版年度久远,个人认为在今天看来仍不乏参考价值.
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开关电源PCB 和整体布局的设计要点和注意事项
交流输入与直流输出要有较明确的布局区分,最佳办法是能够互相隔离.
2、输入端与输出端(包括DC/DC变换初级与次级)布线距离最少要在5毫米以上.
3、控制电路与主功率电路要有较明确的布局区分.
4、尽量避免大电流高电压布线与测量线、控制线的并行布线.
5、在空白的板面尽量敷铜.
6、在大电流高电压的布线连接中,尽量避免用导线在空间中长距离连接,它导致的干扰是很难处理的.
7、如果成本允许的情况下,可采用多层板布线,有专门的辅助电源层与地层,将大大降低EMC的影响.
8、工作地是最容易受干扰的,因此尽量采取大面积敷铜的布线办法.
9、屏蔽地的布线不能构成明显的环路,这样的话会形成天线效应,容易引入干扰.
10、大功率的器件最好能比较规整地布局,便于散热器的安装及散热风道的设计.
一、地线设计
1.正确选择单点接地与多点接地相结合.
2.将数字电路与模拟电路分开
3.尽量加粗接地线
4.将接地线构成闭环路
二、电磁兼容性设计
1.选择合理的导线宽度
2.采用正确的布线策略
采用平等走线可以减少导线电感,但导线之间的互感和分布电容增加,如果布局允许,最好采用井字形网状布线结构,具体做法是印制板的一面横向布线,另一面纵向布线,然后在交叉孔处用金属化孔相连.
为了抑制印制板导线之间的串扰,在设计布线时应尽量避免长距离的平等走线,尽可能拉开线与线之间的距离,信号线与地线及电源线尽可能不交叉.在一些对干扰十分敏感的信号线之间设置一根接地的印制线,可以有效地抑制串扰.
三、去耦电容配置
在直流电源回路中,负载的变化会引起电源噪声.例如在数字电路中,当电路从一个状态转换为另一种状态时,就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流,形成瞬变的噪声电压.配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声,是印制电路板的可靠性设计的一种常规做法.
交流输入与直流输出要有较明确的布局区分,最佳办法是能够互相隔离.
2、输入端与输出端(包括DC/DC变换初级与次级)布线距离最少要在5毫米以上.
3、控制电路与主功率电路要有较明确的布局区分.
4、尽量避免大电流高电压布线与测量线、控制线的并行布线.
5、在空白的板面尽量敷铜.
6、在大电流高电压的布线连接中,尽量避免用导线在空间中长距离连接,它导致的干扰是很难处理的.
7、如果成本允许的情况下,可采用多层板布线,有专门的辅助电源层与地层,将大大降低EMC的影响.
8、工作地是最容易受干扰的,因此尽量采取大面积敷铜的布线办法.
9、屏蔽地的布线不能构成明显的环路,这样的话会形成天线效应,容易引入干扰.
10、大功率的器件最好能比较规整地布局,便于散热器的安装及散热风道的设计.
一、地线设计
1.正确选择单点接地与多点接地相结合.
2.将数字电路与模拟电路分开
3.尽量加粗接地线
4.将接地线构成闭环路
二、电磁兼容性设计
1.选择合理的导线宽度
2.采用正确的布线策略
采用平等走线可以减少导线电感,但导线之间的互感和分布电容增加,如果布局允许,最好采用井字形网状布线结构,具体做法是印制板的一面横向布线,另一面纵向布线,然后在交叉孔处用金属化孔相连.
为了抑制印制板导线之间的串扰,在设计布线时应尽量避免长距离的平等走线,尽可能拉开线与线之间的距离,信号线与地线及电源线尽可能不交叉.在一些对干扰十分敏感的信号线之间设置一根接地的印制线,可以有效地抑制串扰.
三、去耦电容配置
在直流电源回路中,负载的变化会引起电源噪声.例如在数字电路中,当电路从一个状态转换为另一种状态时,就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流,形成瞬变的噪声电压.配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声,是印制电路板的可靠性设计的一种常规做法.
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@溜溜和尚
开关电源PCB和整体布局的设计要点和注意事项交流输入与直流输出要有较明确的布局区分,最佳办法是能够互相隔离.2、输入端与输出端(包括DC/DC变换初级与次级)布线距离最少要在5毫米以上.3、控制电路与主功率电路要有较明确的布局区分.4、尽量避免大电流高电压布线与测量线、控制线的并行布线.5、在空白的板面尽量敷铜.6、在大电流高电压的布线连接中,尽量避免用导线在空间中长距离连接,它导致的干扰是很难处理的.7、如果成本允许的情况下,可采用多层板布线,有专门的辅助电源层与地层,将大大降低EMC的影响.8、工作地是最容易受干扰的,因此尽量采取大面积敷铜的布线办法.9、屏蔽地的布线不能构成明显的环路,这样的话会形成天线效应,容易引入干扰.10、大功率的器件最好能比较规整地布局,便于散热器的安装及散热风道的设计.一、地线设计1.正确选择单点接地与多点接地相结合.2.将数字电路与模拟电路分开3.尽量加粗接地线4.将接地线构成闭环路二、电磁兼容性设计1.选择合理的导线宽度2.采用正确的布线策略 采用平等走线可以减少导线电感,但导线之间的互感和分布电容增加,如果布局允许,最好采用井字形网状布线结构,具体做法是印制板的一面横向布线,另一面纵向布线,然后在交叉孔处用金属化孔相连. 为了抑制印制板导线之间的串扰,在设计布线时应尽量避免长距离的平等走线,尽可能拉开线与线之间的距离,信号线与地线及电源线尽可能不交叉.在一些对干扰十分敏感的信号线之间设置一根接地的印制线,可以有效地抑制串扰. 三、去耦电容配置 在直流电源回路中,负载的变化会引起电源噪声.例如在数字电路中,当电路从一个状态转换为另一种状态时,就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流,形成瞬变的噪声电压.配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声,是印制电路板的可靠性设计的一种常规做法.
Jack兄你上面第五点说的
“5、在空白的板面尽量敷铜”
敷好的铜应该接在那里?
接GND?接大地?接高的正电压?还是悬空?
“5、在空白的板面尽量敷铜”
敷好的铜应该接在那里?
接GND?接大地?接高的正电压?还是悬空?
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