در طراحی منبع تغذیه سوئیچینگ، اگر برد PCB به درستی طراحی نشود، تداخل الکترومغناطیسی بیش از حد از خود ساطع می کند. طراحی برد PCB با کار منبع تغذیه پایدار اکنون هفت ترفند را خلاصه می کند: از طریق تجزیه و تحلیل مواردی که در هر مرحله نیاز به توجه دارند، طراحی برد PCB به راحتی مرحله به مرحله انجام می شود!

1. فرآیند طراحی از شماتیک به PCB

ایجاد پارامترهای مؤلفه -> فهرست اصلی ورودی -> تنظیمات پارامتر طراحی -> چیدمان دستی -> سیم کشی دستی -> تأیید طراحی -> بررسی -> خروجی CAM.

2. تنظیم پارامتر

فاصله بین سیم های مجاور باید بتواند الزامات ایمنی الکتریکی را برآورده کند و به منظور تسهیل عملیات و تولید، فاصله باید تا حد امکان گسترده باشد. حداقل فاصله باید حداقل برای ولتاژ قابل تحمل مناسب باشد. هنگامی که تراکم سیم کشی کم است، فاصله خطوط سیگنال را می توان به طور مناسب افزایش داد. برای خطوط سیگنال با فاصله زیاد بین سطوح بالا و پایین، فاصله باید تا حد امکان کوتاه باشد و فاصله باید افزایش یابد. به طور کلی، فاصله ردیابی را از لبه سوراخ داخلی پد تا لبه تخته چاپی بیشتر از 1 میلی متر تنظیم کنید تا از نقص پد در هنگام پردازش جلوگیری شود. هنگامی که ردهای متصل به پدها نازک هستند، اتصال بین پدها و ردپاها باید به شکل قطره طراحی شود. مزیت این کار این است که لنت ها به راحتی جدا نمی شوند، اما ردپاها و لنت ها به راحتی جدا نمی شوند.

3. طرح کامپوننت

تمرین ثابت کرده است که حتی اگر شماتیک مدار به درستی طراحی شود و برد مدار چاپی به درستی طراحی نشده باشد، بر قابلیت اطمینان تجهیزات الکترونیکی تأثیر منفی خواهد گذاشت. به عنوان مثال، اگر دو خط موازی نازک برد چاپی نزدیک به هم باشند، باعث تاخیر شکل موج سیگنال و نویز بازتابی در انتهای خط انتقال می شود. تداخل ناشی از در نظر گرفتن نامناسب برق و زمین باعث افت عملکرد محصول می شود، بنابراین در طراحی بردهای مدار چاپی باید به روش صحیح توجه شود. هر منبع تغذیه سوئیچینگ دارای چهار حلقه جریان است:

(1) مدار AC سوئیچ برق
(2) مدار AC یکسو کننده خروجی

(3) حلقه جریان منبع سیگنال ورودی
(4) حلقه جریان بار خروجی حلقه ورودی خازن ورودی را از طریق جریان DC تقریبی شارژ می کند. خازن فیلتر عمدتا به عنوان ذخیره انرژی پهنای باند عمل می کند. به طور مشابه، خازن فیلتر خروجی نیز برای ذخیره انرژی با فرکانس بالا از یکسو کننده خروجی استفاده می شود. در عین حال، انرژی DC مدار بار خروجی حذف می شود. بنابراین پایانه های خازن های فیلتر ورودی و خروجی بسیار مهم است. حلقه های جریان ورودی و خروجی فقط باید به ترتیب از پایانه های خازن فیلتر به منبع تغذیه متصل شوند. اگر اتصال بین حلقه ورودی/خروجی و حلقه سوئیچ/یکسو کننده قدرت را نتوان به خازن وصل کرد ترمینال مستقیماً متصل است و انرژی AC توسط خازن فیلتر ورودی یا خروجی به محیط تابش می شود. حلقه AC سوئیچ برق و حلقه AC یکسو کننده دارای جریان های ذوزنقه ای با دامنه بالا هستند. این جریان ها دارای مولفه های هارمونیک بالایی هستند و فرکانس آنها بسیار بیشتر از فرکانس اساسی کلید است. دامنه پیک می تواند تا 5 برابر دامنه جریان DC ورودی/خروجی پیوسته باشد. زمان انتقال معمولاً حدود 50 ثانیه است. این دو حلقه بیشتر مستعد تداخل الکترومغناطیسی هستند، بنابراین این حلقه‌های AC باید قبل از خطوط چاپی دیگر در منبع تغذیه قرار بگیرند. سه جزء اصلی هر حلقه عبارتند از خازن های فیلتر، کلیدهای برق یا یکسو کننده ها و سلف ها. یا ترانسفورماتورها باید در کنار یکدیگر قرار گیرند و موقعیت اجزا باید طوری تنظیم شود که مسیر جریان بین آنها تا حد امکان کوتاه شود.
بهترین راه برای ایجاد یک طرح منبع تغذیه سوئیچینگ مشابه طراحی الکتریکی آن است. بهترین فرآیند طراحی به شرح زیر است:

◆ترانسفورماتور را قرار دهید
◆طراحی حلقه جریان سوئیچ برق
◆ حلقه جریان یکسو کننده خروجی را طراحی کنید
◆ مدار کنترل متصل به مدار برق AC
◆طراحی حلقه منبع جریان ورودی و فیلتر ورودی طراحی حلقه بار خروجی و فیلتر خروجی با توجه به واحد عملکردی مدار، هنگام چیدمان تمام اجزای مدار، اصول زیر باید رعایت شود:

(1) ابتدا اندازه PCB را در نظر بگیرید. هنگامی که اندازه PCB خیلی بزرگ باشد، خطوط چاپ شده طولانی خواهند بود، امپدانس افزایش می یابد، توانایی ضد نویز کاهش می یابد و هزینه افزایش می یابد. اگر اندازه PCB خیلی کوچک باشد، اتلاف گرما خوب نخواهد بود و خطوط مجاور به راحتی مختل می شوند. بهترین شکل برد مدار مستطیل شکل است و نسبت ابعاد آن 3:2 یا 4:3 است. اجزای واقع در لبه برد مدار معمولاً کمتر از لبه برد مدار نیستند

(2) هنگام قرار دادن دستگاه، لحیم کاری آینده را در نظر بگیرید، نه خیلی متراکم.
(3) جزء اصلی هر مدار عملکردی را به عنوان مرکز در نظر بگیرید و در اطراف آن قرار دهید. قطعات باید به طور یکنواخت، منظم و فشرده بر روی PCB چیده شوند، سیم ها و اتصالات بین قطعات را به حداقل رسانده و کوتاه کنند، و خازن جداکننده باید تا حد امکان به دستگاه نزدیک باشد.
(4) برای مدارهایی که در فرکانس های بالا کار می کنند، پارامترهای توزیع شده بین اجزا باید در نظر گرفته شود. به طور کلی، مدار باید تا حد امکان موازی باشد. به این ترتیب نه تنها زیباست، بلکه نصب و جوشکاری آن آسان است و تولید انبوه نیز آسان است.
(5) موقعیت هر واحد مدار عملکردی را با توجه به جریان مدار ترتیب دهید، به طوری که طرح برای گردش سیگنال مناسب باشد و سیگنال تا حد امکان در همان جهت نگه داشته شود.
(6) اولین اصل چیدمان اطمینان از نرخ سیم کشی، توجه به اتصال سیم های پرنده هنگام حرکت دستگاه و قرار دادن دستگاه های دارای رابطه اتصال در کنار هم است.
(7) ناحیه حلقه را تا حد امکان کاهش دهید تا تداخل تشعشع منبع تغذیه سوئیچینگ را مهار کنید.

4. منبع تغذیه سوئیچینگ سیم کشی حاوی سیگنال های فرکانس بالا است

هر خط چاپ شده روی PCB می تواند به عنوان یک آنتن عمل کند. طول و عرض خط چاپی بر امپدانس و اندوکتانس آن تأثیر می گذارد و در نتیجه بر پاسخ فرکانسی تأثیر می گذارد. حتی خطوط چاپی که سیگنال‌های DC را ارسال می‌کنند، می‌توانند به سیگنال‌های فرکانس رادیویی از خطوط چاپی مجاور متصل شوند و باعث مشکلات مدار شوند (و حتی سیگنال‌های تداخل را دوباره تابش کنند). بنابراین، تمام خطوط چاپی که جریان AC را از خود عبور می دهند باید به گونه ای طراحی شوند که تا حد امکان کوتاه و عریض باشند، به این معنی که تمام اجزای متصل به خطوط چاپی و سایر خطوط برق باید بسیار نزدیک قرار گیرند. طول خط چاپی متناسب با اندوکتانس و امپدانس آن است و عرض با اندوکتانس و امپدانس خط چاپی متناسب است. طول منعکس کننده طول موج پاسخ خط چاپی است. هر چه طول آن بیشتر باشد، فرکانس خط چاپی می تواند امواج الکترومغناطیسی را ارسال و دریافت کند کمتر می شود و می تواند انرژی فرکانس رادیویی بیشتری را ساطع کند. با توجه به اندازه جریان برد مدار چاپی، سعی کنید عرض خط برق را افزایش دهید تا مقاومت حلقه کاهش یابد. در عین حال، جهت خط برق و خط زمین را با جهت جریان مطابقت دهید که به افزایش توانایی ضد نویز کمک می کند. ارت شاخه پایینی چهار حلقه جریان منبع تغذیه سوئیچینگ است. به عنوان یک نقطه مرجع مشترک برای مدار نقش بسیار مهمی دارد. این یک روش مهم برای کنترل تداخل است. بنابراین محل قرارگیری سیم اتصال زمین باید در چیدمان به دقت مورد توجه قرار گیرد. مخلوط کردن زمین های مختلف باعث عملکرد ناپایدار منبع تغذیه می شود.

در طراحی سیم زمین باید به نکات زیر توجه کرد:

الف. زمین تک نقطه ای را به درستی انتخاب کنید. به طور کلی، انتهای مشترک خازن فیلتر باید تنها نقطه اتصال سایر نقاط اتصال به زمین باشد تا به زمین AC با جریان بالا متصل شوند. نقاط اتصال زمین مدار هم سطح باید تا حد امکان نزدیک باشد و خازن فیلتر منبع تغذیه این مدار سطح نیز باید به نقطه اتصال زمین این تراز وصل شود، عمدتاً با توجه به اینکه جریان برگشتی به زمین در هر یک بخشی از مدار تغییر می کند و امپدانس خط جریان واقعی باعث تغییر پتانسیل زمین هر قسمت از مدار و ایجاد تداخل می شود. در این منبع تغذیه سوئیچینگ، سیم کشی آن و اندوکتانس بین دستگاه ها تأثیر کمی دارد و جریان گردشی تشکیل شده توسط مدار زمین تأثیر بیشتری بر تداخل دارد، بنابراین از اتصال زمین یک نقطه ای استفاده می شود، یعنی حلقه جریان سوئیچ پاور. (سیم های زمین چندین دستگاه همگی به پایه اتصال به زمین متصل می شوند، سیم های زمین چندین جزء حلقه جریان یکسو کننده خروجی نیز به پایه های زمین خازن های فیلتر مربوطه متصل می شوند تا منبع تغذیه پایدار و آسان نباشد. برای خود انگیختگی وقتی یک نقطه در دسترس نیست، زمین را به اشتراک بگذارید دو دیود یا یک مقاومت کوچک را وصل کنید، در واقع، می توان آن را به یک تکه فویل مسی نسبتاً متمرکز متصل کرد.

ب- سیم ارت را تا حد امکان ضخیم کنید. اگر سیم اتصال به زمین بسیار نازک باشد، پتانسیل زمین با تغییر جریان تغییر می کند، که باعث می شود سطح سیگنال زمان بندی تجهیزات الکترونیکی ناپایدار شود و عملکرد ضد نویز بدتر شود. بنابراین، اطمینان حاصل کنید که هر ترمینال زمین جریان بزرگ از خطوط چاپی تا حد امکان کوتاه و عریض استفاده کنید و عرض خطوط برق و زمین را تا حد امکان افزایش دهید. بهتر است خط زمین پهن تر از خط برق باشد. رابطه آنها این است: خط زمین> خط برق> خط سیگنال. در صورت امکان، خط زمین عرض باید بیشتر از 3 میلی متر باشد و از یک لایه مسی بزرگ نیز می توان به عنوان سیم زمین استفاده کرد. مکان های استفاده نشده روی برد مدار چاپی را به عنوان سیم زمین وصل کنید. هنگام انجام سیم کشی جهانی، اصول زیر نیز باید رعایت شود:

(1) جهت سیم کشی: از منظر سطح جوش، آرایش اجزا باید تا حد امکان مطابق با نمودار شماتیک باشد. جهت سیم کشی باید با جهت سیم کشی نمودار مدار مطابقت داشته باشد، زیرا معمولاً پارامترهای مختلفی بر روی سطح جوش در طول فرآیند تولید مورد نیاز است. بنابراین، برای بازرسی، اشکال زدایی و نگهداری در تولید راحت است (توجه: به فرض برآورده شدن عملکرد مدار و الزامات نصب کل دستگاه و طرح پانل اشاره دارد).

(2) هنگام طراحی نمودار سیم کشی، سیم کشی نباید تا حد امکان خم شود، عرض خط روی قوس چاپی نباید به طور ناگهانی تغییر کند، گوشه سیم باید ≥90 درجه باشد و خطوط باید ساده و ساده باشند. روشن

(3) مدارهای متقاطع در مدار چاپی مجاز نیستند. برای خطوطی که ممکن است از هم عبور کنند، می توانید از "دریل کردن" و "سیم پیچ" برای حل آنها استفاده کنید. یعنی اجازه دهید یک سرب از شکاف زیر دیگر مقاومت‌ها، خازن‌ها و پین‌های تریود یا «باد» از یک انتهای سربی که ممکن است عبور کند، سوراخ کند. در شرایط خاص، مدار چقدر پیچیده است، ساده کردن طراحی نیز مجاز است. برای حل مشکل مدار متقاطع از سیم برای پل زدن استفاده کنید. از آنجا که تخته یک طرفه پذیرفته شده است، اجزای درون خطی در سطح بالایی و دستگاه های نصب سطحی در سطح پایین قرار دارند. بنابراین، دستگاه های درون خطی می توانند در حین چیدمان با دستگاه های نصب سطحی همپوشانی داشته باشند، اما باید از همپوشانی پدها اجتناب شود.

ج. زمین ورودی و زمین خروجی این منبع تغذیه سوئیچینگ یک DC-DC ولتاژ پایین است. اگر می خواهید ولتاژ خروجی را به اصلی ترانسفورماتور بازگردانید، مدارهای دو طرف باید دارای یک زمین مرجع مشترک باشند، بنابراین پس از گذاشتن مس روی سیم های زمین در دو طرف، باید به یکدیگر متصل شوند تا یک زمین مشترک تشکیل شود. .

5. بررسی کنید

پس از اتمام طراحی سیم کشی، لازم است به دقت بررسی شود که آیا طرح سیم کشی با قوانین تعیین شده توسط طراح مطابقت دارد یا خیر، و در عین حال، همچنین لازم است تأیید شود که آیا قوانین تعیین شده مطابق با الزامات تولید تخته چاپی است یا خیر. فرآیند به طور کلی خط و خط، لاین و پد جزء، خط را بررسی کنید که آیا فواصل از سوراخ‌های عبوری، پدهای اجزا و سوراخ‌های عبوری، از سوراخ‌ها و سوراخ‌های عبوری معقول هستند و آیا آنها الزامات تولید را برآورده می‌کنند یا خیر. آیا عرض خط برق و خط زمین مناسب است و آیا جایی برای تعریض خط زمین در PCB وجود دارد یا خیر. توجه: برخی از خطاها را می توان نادیده گرفت. به عنوان مثال، بخشی از طرح کلی برخی از کانکتورها در خارج از چارچوب برد قرار می گیرد و هنگام بررسی فاصله، خطاهایی رخ می دهد. علاوه بر این، هر بار که سیم‌کشی و vias اصلاح می‌شوند، مس باید دوباره پوشش داده شود.

6. مطابق "چک لیست PCB" مجدداً بررسی کنید

محتوا شامل قوانین طراحی، تعریف لایه، عرض خطوط، فاصله، پدها و تنظیمات از طریق آن است. همچنین بررسی منطقی چیدمان دستگاه، سیم کشی شبکه های برق و زمین، سیم کشی و محافظ شبکه های کلاک پرسرعت و جداسازی محل قرارگیری و اتصال خازن ها و غیره نیز حائز اهمیت است.

7. مواردی که در طراحی و خروجی فایل های Gerber نیاز به توجه دارد

الف لایه هایی که باید خروجی داشته باشند عبارتند از: لایه سیم کشی (لایه پایین)، لایه سیلک اسکرین (شامل صفحه ابریشمی بالا، صفحه ابریشم پایین)، ماسک لحیم کاری (ماسک لحیم پایین)، لایه حفاری (لایه پایین) و یک فایل حفاری (NCDrill). )
ب هنگام تنظیم لایه Silk screen، PartType را انتخاب نکنید، لایه بالایی (لایه پایین) و Outline، Text، Linec لایه سیلک اسکرین را انتخاب کنید. هنگام تنظیم لایه هر لایه، Board Outline را انتخاب کنید. هنگام تنظیم لایه silk screen، PartType را انتخاب نکنید، Outline، Text، Line.d از لایه بالایی (لایه پایین) و لایه silk screen را انتخاب کنید. هنگام تولید فایل های حفاری، از تنظیمات پیش فرض PowerPCB استفاده کنید و هیچ تغییری ایجاد نکنید.