Wenn die Leiterplatte beim Entwurf eines Schaltnetzteils nicht richtig ausgelegt ist, strahlt sie zu viele elektromagnetische Störungen aus. Das PCB-Board-Design mit stabiler Stromversorgung fasst nun die sieben Tricks zusammen: Durch die Analyse der Dinge, die in jedem Schritt beachtet werden müssen, kann das PCB-Board-Design einfach Schritt für Schritt durchgeführt werden!

1. Der Designprozess vom Schaltplan bis zur Leiterplatte

Komponentenparameter festlegen -> Netzliste des Eingabeprinzips -> Einstellungen der Designparameter -> manuelles Layout -> manuelle Verkabelung -> Design überprüfen -> Überprüfung -> CAM-Ausgabe.

2. Parametereinstellung

Der Abstand zwischen benachbarten Drähten muss den elektrischen Sicherheitsanforderungen genügen. Um den Betrieb und die Produktion zu erleichtern, sollte der Abstand so groß wie möglich sein. Der Mindestabstand muss mindestens für die zulässige Spannung geeignet sein. Bei geringer Verdrahtungsdichte kann der Abstand der Signalleitungen entsprechend vergrößert werden. Bei Signalleitungen mit einer großen Lücke zwischen hohem und niedrigem Pegel sollte der Abstand so kurz wie möglich sein und der Abstand vergrößert werden. Stellen Sie den Leiterbahnabstand im Allgemeinen auf mehr als 1 mm vom Rand des Innenlochs des Pads bis zum Rand der Leiterplatte ein, um Defekte des Pads während der Verarbeitung zu vermeiden. Wenn die mit den Pads verbundenen Leiterbahnen dünn sind, sollte die Verbindung zwischen den Pads und den Leiterbahnen tropfenförmig gestaltet werden. Dies hat den Vorteil, dass sich die Pads nicht leicht ablösen lassen, die Leiterbahnen und die Pads jedoch nicht so leicht gelöst werden können.

3. Komponentenlayout

Die Praxis hat gezeigt, dass selbst ein korrekter Schaltplan und ein falscher Entwurf der Leiterplatte die Zuverlässigkeit elektronischer Geräte beeinträchtigen. Wenn beispielsweise zwei dünne parallele Leitungen auf der Leiterplatte nahe beieinander liegen, führt dies zu einer Verzögerung der Signalwellenform und zu Reflexionsrauschen am Ende der Übertragungsleitung. Störungen, die durch unsachgemäße Berücksichtigung von Strom und Erde verursacht werden, führen zu Leistungseinbußen des Produkts. Daher sollte beim Entwurf von Leiterplatten auf die richtige Methode geachtet werden. Jedes Schaltnetzteil verfügt über vier Stromschleifen:

(1) Wechselstromkreis des Netzschalters
(2) Ausgangsgleichrichter-Wechselstromkreis

(3) Stromschleife der Eingangssignalquelle
(4) Ausgangslaststromschleife Die Eingangsschleife lädt den Eingangskondensator durch einen ungefähren Gleichstrom auf. Der Filterkondensator dient hauptsächlich als breitbandiger Energiespeicher; Ebenso wird der Ausgangsfilterkondensator auch zum Speichern von Hochfrequenzenergie vom Ausgangsgleichrichter verwendet. Gleichzeitig wird die Gleichstromenergie des Ausgangslastkreises eliminiert. Daher sind die Anschlüsse der Eingangs- und Ausgangsfilterkondensatoren sehr wichtig. Die Eingangs- und Ausgangsstromschleifen sollten jeweils nur über die Anschlüsse des Filterkondensators an die Stromversorgung angeschlossen werden; Wenn die Verbindung zwischen der Eingangs-/Ausgangsschleife und der Leistungsschalter-/Gleichrichterschleife nicht mit dem Kondensator verbunden werden kann. Der Anschluss ist direkt angeschlossen und die Wechselstromenergie wird vom Eingangs- oder Ausgangsfilterkondensator in die Umgebung abgestrahlt. Die Wechselstromschleife des Leistungsschalters und die Wechselstromschleife des Gleichrichters enthalten trapezförmige Ströme mit hoher Amplitude. Diese Ströme haben hohe harmonische Anteile und ihre Frequenz ist viel größer als die Grundfrequenz des Schalters. Die Spitzenamplitude kann bis zum Fünffachen der kontinuierlichen Eingangs-/Ausgangsamplitude des Gleichstroms betragen. Die Übergangszeit beträgt normalerweise etwa 50 ns. Diese beiden Schleifen sind am anfälligsten für elektromagnetische Störungen, daher müssen diese Wechselstromschleifen vor den anderen gedruckten Leitungen im Netzteil verlegt werden. Die drei Hauptkomponenten jeder Schleife sind Filterkondensatoren, Leistungsschalter oder Gleichrichter und Induktivitäten. Oder die Transformatoren sollten nebeneinander platziert und die Komponentenpositionen so angepasst werden, dass der Strompfad zwischen ihnen so kurz wie möglich ist.
Der beste Weg, ein Schaltnetzteil-Layout zu erstellen, ähnelt dem elektrischen Design. Der beste Designprozess ist wie folgt:

◆Platzieren Sie den Transformator
◆Design der Stromschleife des Leistungsschalters
◆Design der Ausgangsgleichrichter-Stromschleife
◆Steuerkreis an Wechselstromkreis angeschlossen
◆Entwerfen Sie die Eingangsstromquellenschleife und den Eingangsfilter. Entwerfen Sie die Ausgangslastschleife und den Ausgangsfilter entsprechend der Funktionseinheit der Schaltung. Bei der Auslegung aller Komponenten der Schaltung sollten die folgenden Grundsätze beachtet werden:

(1) Berücksichtigen Sie zunächst die PCB-Größe. Wenn die Leiterplattengröße zu groß ist, werden die gedruckten Leitungen lang, die Impedanz steigt, die Rauschunterdrückung nimmt ab und die Kosten steigen; Wenn die Leiterplattengröße zu klein ist, ist die Wärmeableitung nicht gut und benachbarte Leitungen werden leicht gestört. Die beste Form der Leiterplatte ist rechteckig und das Seitenverhältnis beträgt 3:2 oder 4:3. Die am Rand der Leiterplatte befindlichen Bauteile sind in der Regel nicht kleiner als der Rand der Leiterplatte

(2) Berücksichtigen Sie beim Platzieren des Geräts zukünftiges Löten, nicht zu dicht;
(3) Nehmen Sie die Kernkomponente jedes Funktionsschaltkreises als Mittelpunkt und legen Sie ihn darum herum an. Die Komponenten sollten gleichmäßig, sauber und kompakt auf der Leiterplatte angeordnet sein, die Leitungen und Verbindungen zwischen den Komponenten minimieren und verkürzen und der Entkopplungskondensator sollte so nah wie möglich am Gerät liegen
(4) Bei Schaltkreisen, die mit hohen Frequenzen arbeiten, müssen die verteilten Parameter zwischen den Komponenten berücksichtigt werden. Im Allgemeinen sollte die Schaltung möglichst parallel angeordnet sein. Auf diese Weise ist es nicht nur schön, sondern auch einfach zu installieren und zu schweißen und leicht in Massenproduktion herzustellen.
(5) Ordnen Sie die Position jeder Funktionsschaltkreiseinheit entsprechend dem Schaltkreisfluss so an, dass die Anordnung für die Signalzirkulation geeignet ist und das Signal möglichst in der gleichen Richtung gehalten wird.
(6) Das erste Prinzip des Layouts besteht darin, die Verkabelungsrate sicherzustellen, beim Bewegen des Geräts auf die Verbindung der fliegenden Drähte zu achten und die Geräte entsprechend der Verbindungsbeziehung zusammenzufügen.
(7) Reduzieren Sie den Schleifenbereich so weit wie möglich, um die Strahlungsstörungen des Schaltnetzteils zu unterdrücken.

4. Die Verkabelung des Schaltnetzteils enthält Hochfrequenzsignale

Jede gedruckte Leitung auf der Leiterplatte kann als Antenne fungieren. Die Länge und Breite der gedruckten Leitung beeinflusst deren Impedanz und Induktivität und damit den Frequenzgang. Sogar gedruckte Leitungen, die Gleichstromsignale weiterleiten, können sich mit Hochfrequenzsignalen benachbarter gedruckter Leitungen verbinden und Schaltungsprobleme verursachen (und sogar wieder Störsignale ausstrahlen). Daher sollten alle gedruckten Leitungen, die Wechselstrom leiten, so kurz und breit wie möglich gestaltet werden, was bedeutet, dass alle an die gedruckten Leitungen und andere Stromleitungen angeschlossenen Komponenten sehr nahe beieinander platziert werden müssen. Die Länge der gedruckten Leitung ist proportional zu ihrer Induktivität und Impedanz, und die Breite ist umgekehrt proportional zur Induktivität und Impedanz der gedruckten Leitung. Die Länge spiegelt die Wellenlänge der gedruckten Linienantwort wider. Je länger die Länge, desto niedriger ist die Frequenz, mit der die gedruckte Leitung elektromagnetische Wellen senden und empfangen kann, und sie kann mehr Hochfrequenzenergie abstrahlen. Versuchen Sie, je nach Größe des Leiterplattenstroms die Breite der Stromleitung zu vergrößern, um den Schleifenwiderstand zu verringern. Sorgen Sie gleichzeitig dafür, dass die Richtung der Stromleitung und der Erdungsleitung mit der Stromrichtung übereinstimmt, was zur Verbesserung der Lärmschutzfähigkeit beiträgt. Die Erdung ist der unterste Zweig der vier Stromschleifen des Schaltnetzteils. Es spielt eine sehr wichtige Rolle als gemeinsamer Bezugspunkt für die Schaltung. Es ist eine wichtige Methode zur Kontrolle von Interferenzen. Daher sollte die Platzierung des Erdungskabels bei der Verlegung sorgfältig berücksichtigt werden. Das Mischen verschiedener Erdungen führt zu einem instabilen Betrieb der Stromversorgung.

Bei der Gestaltung des Erdungskabels sollten folgende Punkte beachtet werden:

A. Wählen Sie die richtige Einpunkterdung. Im Allgemeinen sollte das gemeinsame Ende des Filterkondensators der einzige Verbindungspunkt für andere Erdungspunkte zur Verbindung mit der Wechselstromerde mit hohem Strom sein. Die Erdungspunkte des gleichen Ebenenkreises sollten so nah wie möglich beieinander liegen, und der Stromversorgungsfilterkondensator dieses Ebenenkreises sollte ebenfalls mit dem Erdungspunkt dieser Ebene verbunden sein, wobei vor allem zu berücksichtigen ist, dass der Strom in jedem zur Erde zurückkehrt Ein Teil des Stromkreises wird geändert, und die Impedanz der tatsächlich fließenden Leitung führt zu einer Änderung des Erdpotentials jedes Teils des Stromkreises und führt zu Störungen. Bei diesem Schaltnetzteil haben seine Verkabelung und die Induktivität zwischen den Geräten nur einen geringen Einfluss, und der durch den Erdungskreis gebildete Kreisstrom hat einen größeren Einfluss auf die Störungen, sodass eine Punkterdung verwendet wird, nämlich die Stromschleife des Leistungsschalters (Die Erdungsdrähte mehrerer Geräte sind alle mit dem Erdungsstift verbunden. Die Erdungsdrähte mehrerer Komponenten der Ausgangsgleichrichter-Stromschleife sind auch mit den Erdungsstiften der entsprechenden Filterkondensatoren verbunden, sodass die Stromversorgung stabil und nicht einfach ist Wenn ein einzelner Punkt nicht verfügbar ist, teilen Sie die Masse. Schließen Sie zwei Dioden oder einen kleinen Widerstand an. Tatsächlich kann er mit einem relativ konzentrierten Stück Kupferfolie verbunden werden.

B. Das Erdungskabel so weit wie möglich verdicken. Wenn das Erdungskabel sehr dünn ist, ändert sich das Erdungspotential mit der Stromänderung, was dazu führt, dass der Taktsignalpegel der elektronischen Geräte instabil wird und die Rauschunterdrückungsleistung beeinträchtigt wird. Stellen Sie daher sicher, dass jeder Erdungsanschluss mit großem Strom möglichst kurze und breite gedruckte Leitungen verwendet und die Breite der Strom- und Erdungsleitungen so weit wie möglich erweitert. Es ist besser, dass die Erdungsleitung breiter ist als die Stromleitung. Ihre Beziehung ist: Erdungsleitung>Stromleitung>Signalleitung. Wenn möglich, sollte die Breite der Erdungsleitung größer als 3 mm sein, und eine großflächige Kupferschicht kann auch als Erdungskabel verwendet werden. Verbinden Sie die nicht genutzten Stellen auf der Leiterplatte als Erdungskabel. Bei der globalen Verkabelung sind zusätzlich folgende Grundsätze zu beachten:

(1) Verdrahtungsrichtung: Aus Sicht der Schweißfläche sollte die Anordnung der Komponenten möglichst mit dem Schaltplan übereinstimmen. Die Verdrahtungsrichtung sollte mit der Verdrahtungsrichtung des Schaltplans übereinstimmen, da während des Produktionsprozesses in der Regel verschiedene Parameter an der Schweißfläche erforderlich sind. Daher ist es praktisch für Inspektion, Fehlerbehebung und Wartung in der Produktion (Hinweis: Es bezieht sich auf die Voraussetzung, die Schaltkreisleistung und die Anforderungen der gesamten Maschineninstallation und des Schalttafellayouts zu erfüllen).

(2) Beim Entwerfen des Schaltplans sollte die Verkabelung möglichst nicht gebogen werden, die Linienbreite auf dem gedruckten Bogen sollte nicht plötzlich geändert werden, die Ecke des Drahtes sollte ≥90 Grad betragen und die Linien sollten einfach und einfach sein klar.

(3) Querschlüsse in der gedruckten Schaltung sind nicht zulässig. Für die Linien, die sich möglicherweise kreuzen, können Sie sie durch „Bohren“ und „Wickeln“ lösen. Das heißt, lassen Sie eine Leitung durch die Lücke unter anderen Widerständen, Kondensatoren und Triodenstiften „bohren“ oder „wickeln“ Sie sie von einem Ende einer Leitung, die sich kreuzen könnte. Unter besonderen Umständen, wie komplex die Schaltung ist, ist es auch zulässig, den Entwurf zu vereinfachen. Verwenden Sie Drähte zur Überbrückung, um das Querschlussproblem zu lösen. Da die einseitige Platine verwendet wird, befinden sich die Inline-Komponenten auf der Oberseite und die oberflächenmontierten Geräte auf der Unterseite. Daher können sich die Inline-Geräte während des Layouts mit den oberflächenmontierten Geräten überlappen, eine Überlappung der Pads sollte jedoch vermieden werden.

C. Eingangsmasse und Ausgangsmasse Dieses Schaltnetzteil ist ein Niederspannungs-Gleichstromnetzteil. Wenn Sie die Ausgangsspannung zurück zur Primärseite des Transformators zurückführen möchten, sollten die Stromkreise auf beiden Seiten eine gemeinsame Bezugsmasse haben. Nachdem Sie also Kupfer auf die Erdungsdrähte auf beiden Seiten gelegt haben, müssen diese miteinander verbunden werden, um eine gemeinsame Masse zu bilden .

5. Überprüfen

Nach Abschluss des Verkabelungsentwurfs muss sorgfältig geprüft werden, ob der Verdrahtungsentwurf den vom Designer festgelegten Regeln entspricht. Gleichzeitig muss auch bestätigt werden, ob die festgelegten Regeln den Anforderungen der Leiterplattenproduktion entsprechen Verfahren. Überprüfen Sie im Allgemeinen die Linie und Linie, Linie und Komponentenpad, Linie. Ob die Abstände von Durchgangslöchern, Komponentenpads und Durchgangslöchern, Durchgangslöchern und Durchgangslöchern angemessen sind und ob sie den Produktionsanforderungen entsprechen. Ob die Breite der Stromleitung und der Erdungsleitung angemessen ist und ob auf der Leiterplatte Platz für eine Verbreiterung der Erdungsleitung vorhanden ist. Hinweis: Einige Fehler können ignoriert werden. Beispielsweise liegt ein Teil des Umrisses einiger Steckverbinder außerhalb des Platinenrahmens, und bei der Überprüfung des Abstands treten Fehler auf. Darüber hinaus muss das Kupfer bei jeder Änderung der Verkabelung und der Durchkontaktierungen neu beschichtet werden.

6. Erneute Prüfung gemäß „PCB-Checkliste“

Der Inhalt umfasst Designregeln, Layerdefinitionen, Linienbreiten, Abstände, Pads und Via-Einstellungen. Es ist auch wichtig, die Rationalität des Gerätelayouts, der Verkabelung von Strom- und Erdungsnetzen, der Verkabelung und Abschirmung von Hochgeschwindigkeitstaktnetzen sowie der Entkopplung, Platzierung und Verbindung von Kondensatoren usw. zu überprüfen.

7. Die Dinge, die beim Entwerfen und Ausgeben von Gerber-Dateien beachtet werden müssen

A. Zu den Schichten, die ausgegeben werden müssen, gehören die Verdrahtungsschicht (untere Schicht), die Siebdruckschicht (einschließlich oberer Siebdruck, unterer Siebdruck), die Lötmaske (unterer Lötstopplack), die Bohrschicht (untere Schicht) und eine Bohrdatei (NCDrill )
B. Wählen Sie beim Festlegen der Siebdruckebene nicht PartType, sondern die oberste Ebene (untere Ebene) und Umriss, Text, Linec der Siebdruckebene aus. Wählen Sie beim Festlegen der Ebene jeder Ebene „Board Outline“ aus. Wählen Sie beim Festlegen der Siebdruckebene nicht PartType, sondern Outline, Text, Line.d der oberen Ebene (untere Ebene) und Siebdruckebene aus. Verwenden Sie beim Generieren von Bohrdateien die Standardeinstellungen von PowerPCB und nehmen Sie keine Änderungen vor.