Dans la conception de l'alimentation à découpage, si la carte PCB n'est pas conçue correctement, elle émettra trop d'interférences électromagnétiques. La conception de la carte PCB avec un travail d'alimentation stable résume désormais les sept astuces : grâce à l'analyse des questions nécessitant une attention particulière à chaque étape, la conception de la carte PCB peut être facilement réalisée étape par étape !
1. Le processus de conception du schéma au PCB
Établir les paramètres des composants -> netlist du principe d'entrée -> paramètres de conception -> disposition manuelle -> câblage manuel -> vérifier la conception -> révision -> sortie CAM.
2. Paramétrage
La distance entre les fils adjacents doit pouvoir répondre aux exigences de sécurité électrique et, afin de faciliter l'exploitation et la production, la distance doit être aussi large que possible. L'espacement minimum doit être au moins adapté à la tension tolérée. Lorsque la densité de câblage est faible, l'espacement des lignes de signaux peut être augmenté de manière appropriée. Pour les lignes de signal présentant un écart important entre les niveaux haut et bas, l'espacement doit être aussi court que possible et l'espacement doit être augmenté. Généralement, définissez l'espacement des traces pour qu'il soit supérieur à 1 mm entre le bord du trou intérieur du tampon et le bord de la carte imprimée, afin d'éviter les défauts du tampon pendant le traitement. Lorsque les traces connectées aux pastilles sont fines, la connexion entre les pastilles et les traces doit être conçue en forme de goutte. L'avantage est que les tampons ne se décollent pas facilement, mais les traces et les tampons ne se détachent pas facilement.
3. Disposition des composants
La pratique a prouvé que même si le schéma du circuit est conçu correctement et que le circuit imprimé n'est pas conçu correctement, cela affectera négativement la fiabilité des équipements électroniques. Par exemple, si deux fines lignes parallèles de la carte imprimée sont proches l'une de l'autre, cela provoquera un retard de forme d'onde du signal et un bruit de réflexion à l'extrémité de la ligne de transmission ; les interférences causées par une mauvaise prise en compte de l'alimentation et de la terre entraîneront des baisses de performances du produit. Par conséquent, lors de la conception de cartes de circuits imprimés, il convient de prêter attention à la méthode correcte. Chaque alimentation à découpage possède quatre boucles de courant :
(1) Circuit CA de l'interrupteur d'alimentation
(2) Circuit CA du redresseur de sortie
(3) Boucle de courant de la source du signal d'entrée
(4) Boucle de courant de charge de sortie La boucle d'entrée charge le condensateur d'entrée via un courant continu approximatif. Le condensateur de filtrage sert principalement de stockage d'énergie à large bande ; de même, le condensateur du filtre de sortie est également utilisé pour stocker l'énergie haute fréquence provenant du redresseur de sortie. En même temps, l'énergie CC du circuit de charge de sortie est éliminée. Par conséquent, les bornes des condensateurs de filtrage d’entrée et de sortie sont très importantes. Les boucles de courant d'entrée et de sortie ne doivent être connectées à l'alimentation qu'à partir des bornes du condensateur de filtrage respectivement ; Si la connexion entre la boucle d'entrée/sortie et la boucle du commutateur d'alimentation/redresseur ne peut pas être connectée au condensateur, le terminal est directement connecté et l'énergie alternative sera rayonnée dans l'environnement par le condensateur du filtre d'entrée ou de sortie. La boucle CA de l'interrupteur d'alimentation et la boucle CA du redresseur contiennent des courants trapézoïdaux de haute amplitude. Ces courants ont des composantes harmoniques élevées et leur fréquence est bien supérieure à la fréquence fondamentale du commutateur. L'amplitude maximale peut atteindre 5 fois l'amplitude du courant continu d'entrée/sortie continue. Le temps de transition est généralement d'environ 50 ns. Ces deux boucles sont les plus sujettes aux interférences électromagnétiques, elles doivent donc être disposées avant les autres lignes imprimées de l'alimentation. Les trois composants principaux de chaque boucle sont les condensateurs de filtrage, les interrupteurs ou redresseurs de puissance et les inductances. Ou bien, les transformateurs doivent être placés les uns à côté des autres et les positions des composants doivent être ajustées pour rendre le trajet du courant entre eux aussi court que possible.
La meilleure façon d’établir une configuration d’alimentation à découpage est similaire à sa conception électrique. Le meilleur processus de conception est le suivant :
◆Placez le transformateur
◆ Concevoir la boucle de courant de l'interrupteur d'alimentation
◆ Conception d'une boucle de courant de redresseur de sortie
◆Circuit de commande connecté au circuit d'alimentation CA
◆Concevoir la boucle de source de courant d'entrée et le filtre d'entrée Concevoir la boucle de charge de sortie et le filtre de sortie en fonction de l'unité fonctionnelle du circuit. Lors de la disposition de tous les composants du circuit, les principes suivants doivent être respectés :
(1) Tout d’abord, considérez la taille du PCB. Lorsque la taille du PCB est trop grande, les lignes imprimées seront longues, l'impédance augmentera, la capacité anti-bruit diminuera et le coût augmentera ; si la taille du PCB est trop petite, la dissipation thermique ne sera pas bonne et les lignes adjacentes seront facilement perturbées. La meilleure forme du circuit imprimé est rectangulaire et le rapport hauteur/largeur est de 3:2 ou 4:3. Les composants situés au bord du circuit imprimé ne sont généralement pas inférieurs au bord du circuit imprimé
(2) Lors de la mise en place de l'appareil, pensez à une soudure future, pas trop dense ;
(3) Prenez le composant central de chaque circuit fonctionnel comme centre et disposez-le autour. Les composants doivent être disposés uniformément, proprement et de manière compacte sur le PCB, minimiser et raccourcir les câbles et les connexions entre les composants, et le condensateur de découplage doit être aussi proche que possible de l'appareil.
(4) Pour les circuits fonctionnant à hautes fréquences, les paramètres répartis entre les composants doivent être pris en compte. Généralement, le circuit doit être disposé en parallèle autant que possible. De cette façon, il est non seulement beau, mais aussi facile à installer et à souder, et facile à produire en série.
(5) Disposez la position de chaque unité de circuit fonctionnel en fonction du flux du circuit, de sorte que la disposition soit pratique pour la circulation du signal et que le signal soit maintenu dans la même direction que possible.
(6) Le premier principe de la disposition est d'assurer le taux de câblage, de faire attention à la connexion des fils volants lors du déplacement de l'appareil et de rassembler les appareils avec la relation de connexion.
(7) Réduisez autant que possible la zone de boucle pour supprimer les interférences de rayonnement de l'alimentation à découpage.
4. L'alimentation à découpage du câblage contient des signaux haute fréquence
Toute ligne imprimée sur le PCB peut servir d'antenne. La longueur et la largeur de la ligne imprimée affecteront son impédance et son inductance, affectant ainsi la réponse en fréquence. Même les lignes imprimées qui transmettent des signaux CC peuvent se coupler aux signaux radiofréquence des lignes imprimées adjacentes et provoquer des problèmes de circuit (et même émettre à nouveau des signaux d'interférence). Par conséquent, toutes les lignes imprimées qui font passer le courant alternatif doivent être conçues pour être aussi courtes et larges que possible, ce qui signifie que tous les composants connectés aux lignes imprimées et aux autres lignes électriques doivent être placés très près. La longueur de la ligne imprimée est proportionnelle à son inductance et à son impédance, et la largeur est inversement proportionnelle à l'inductance et à l'impédance de la ligne imprimée. La longueur reflète la longueur d'onde de la réponse de la ligne imprimée. Plus la longueur est longue, plus la fréquence à laquelle la ligne imprimée peut envoyer et recevoir des ondes électromagnétiques est basse, et elle peut émettre plus d'énergie radiofréquence. En fonction de la taille du courant du circuit imprimé, essayez d'augmenter la largeur de la ligne électrique pour réduire la résistance de boucle. Dans le même temps, faites en sorte que la direction de la ligne électrique et de la ligne de terre soit cohérente avec la direction du courant, ce qui contribue à améliorer la capacité anti-bruit. La mise à la terre est la branche inférieure des quatre boucles de courant de l'alimentation à découpage. Il joue un rôle très important en tant que point de référence commun du circuit. C'est une méthode importante pour contrôler les interférences. Par conséquent, l’emplacement du fil de terre doit être soigneusement étudié lors de la configuration. Le mélange de diverses mises à la terre entraînera un fonctionnement instable de l’alimentation électrique.
Les points suivants doivent être pris en compte lors de la conception du fil de terre :
A. Choisissez correctement la mise à la terre en un seul point. Généralement, l'extrémité commune du condensateur de filtrage doit être le seul point de connexion pour que les autres points de mise à la terre soient couplés à la terre CA de courant élevé. Les points de mise à la terre du même circuit de niveau doivent être aussi proches que possible, et le condensateur du filtre d'alimentation de ce circuit de niveau doit également être connecté au point de mise à la terre de ce niveau, principalement en considérant que le courant revenant à la terre dans chaque Une partie du circuit est modifiée et l'impédance de la ligne d'écoulement réelle provoquera une modification du potentiel de terre de chaque partie du circuit et introduira des interférences. Dans cette alimentation à découpage, son câblage et l'inductance entre les appareils ont peu d'influence, et le courant de circulation formé par le circuit de mise à la terre a une plus grande influence sur les interférences, donc une mise à la terre en un point est utilisée, c'est-à-dire la boucle de courant de l'interrupteur d'alimentation. (les fils de terre de plusieurs appareils sont tous connectés à la broche de terre, les fils de terre de plusieurs composants de la boucle de courant du redresseur de sortie sont également connectés aux broches de terre des condensateurs de filtrage correspondants, de sorte que l'alimentation soit stable et pas facile pour s'auto-exciter. Lorsqu'un seul point n'est pas disponible, partagez la masse. Connectez deux diodes ou une petite résistance, en fait, elle peut être connectée à un morceau de feuille de cuivre relativement concentré.
B. Épaississez le fil de terre autant que possible. Si le fil de terre est très fin, le potentiel de terre changera avec le changement de courant, ce qui rendra le niveau du signal de synchronisation de l'équipement électronique instable et les performances anti-bruit se détérioreront. Par conséquent, assurez-vous que chaque grande borne de terre actuelle utilise des lignes imprimées aussi courtes et larges que possible, et élargissez autant que possible la largeur des lignes d'alimentation et de terre. Il est préférable que la ligne de terre soit plus large que la ligne électrique. Leur relation est la suivante : ligne de terre> ligne électrique> ligne de signal. Si possible, ligne de terre La largeur doit être supérieure à 3 mm et une couche de cuivre de grande surface peut également être utilisée comme fil de terre. Connectez les endroits inutilisés sur le circuit imprimé comme fil de terre. Lors de la réalisation d'un câblage global, les principes suivants doivent également être respectés :
(1) Sens de câblage : du point de vue de la surface de soudage, la disposition des composants doit être aussi cohérente que possible avec le schéma de principe. Le sens de câblage doit être cohérent avec le sens de câblage du schéma de circuit, car divers paramètres sont généralement requis sur la surface de soudage pendant le processus de production. Par conséquent, il est pratique pour l'inspection, le débogage et la maintenance en production (Remarque : il fait référence au principe de satisfaction des performances du circuit et aux exigences de l'ensemble de l'installation de la machine et de la disposition des panneaux).
(2) Lors de la conception du schéma de câblage, le câblage ne doit pas se plier autant que possible, la largeur de ligne sur l'arc imprimé ne doit pas être modifiée soudainement, le coin du fil doit être ≥90 degrés et les lignes doivent être simples et clair.
(3) Les circuits croisés ne sont pas autorisés dans le circuit imprimé. Pour les lignes qui peuvent se croiser, vous pouvez utiliser « perçage » et « enroulement » pour les résoudre. Autrement dit, laissez un fil « percer » à travers l'espace sous d'autres résistances, condensateurs et broches de triode, ou « enrouler » à partir d'une extrémité d'un fil qui peut se croiser. Dans des circonstances particulières, quelle que soit la complexité du circuit, il est également permis de simplifier la conception. Utilisez des fils pour ponter pour résoudre le problème de circuit croisé. Étant donné que la carte simple face est adoptée, les composants en ligne sont situés sur la surface supérieure et les dispositifs à montage en surface sont situés sur la surface inférieure. Par conséquent, les dispositifs en ligne peuvent chevaucher les dispositifs montés en surface lors de la disposition, mais le chevauchement des plots doit être évité.
C. Masse d'entrée et masse de sortie Cette alimentation à découpage est une DC-DC basse tension. Si vous souhaitez renvoyer la tension de sortie au primaire du transformateur, les circuits des deux côtés doivent avoir une masse de référence commune. Ainsi, après avoir posé du cuivre sur les fils de terre des deux côtés, ils doivent être connectés ensemble pour former une masse commune. .
5. Vérifiez
Une fois la conception du câblage terminée, il est nécessaire de vérifier soigneusement si la conception du câblage est conforme aux règles fixées par le concepteur, et en même temps, il est également nécessaire de confirmer si les règles établies répondent aux exigences de la production de cartes imprimées. processus. Vérifiez généralement la ligne et la ligne, la ligne et le tampon de composant, la ligne si les distances entre les trous traversants, les tampons de composants et les trous traversants, les trous traversants et les trous traversants sont raisonnables et si elles répondent aux exigences de production. Si la largeur de la ligne électrique et de la ligne de terre est appropriée, et s'il existe un endroit pour élargir la ligne de terre dans le PCB. Remarque : Certaines erreurs peuvent être ignorées. Par exemple, une partie du contour de certains connecteurs est placée à l'extérieur du cadre de la carte, et des erreurs se produiront lors de la vérification de l'espacement ; de plus, chaque fois que le câblage et les vias sont modifiés, le cuivre doit être recouvert.
6. Revérifiez selon la « Liste de contrôle des PCB »
Le contenu comprend des règles de conception, des définitions de calques, des largeurs de lignes, des espacements, des tampons et des paramètres de via. Il est également important de revoir la rationalité de la disposition des appareils, le câblage des réseaux d'alimentation et de terre, le câblage et le blindage des réseaux d'horloge à grande vitesse, le découplage, le placement et la connexion des condensateurs, etc.
7. les points nécessitant une attention particulière lors de la conception et de la sortie des fichiers Gerber
un. Les couches qui doivent être sorties comprennent la couche de câblage (couche inférieure), la couche de sérigraphie (y compris la sérigraphie supérieure, la sérigraphie inférieure), le masque de soudure (masque de soudure inférieur), la couche de perçage (couche inférieure) et un fichier de perçage (NCDrill )
b. Lors de la définition du calque de sérigraphie, ne sélectionnez pas PartType, sélectionnez le calque supérieur (couche inférieure) et le contour, le texte et la ligne du calque de sérigraphie. Lors de la définition du calque de chaque calque, sélectionnez Contour du tableau. Lors de la définition du calque de sérigraphie, ne sélectionnez pas PartType, sélectionnez Outline, Text, Line.d du calque supérieur (calque inférieur) et du calque de sérigraphie. Lors de la génération de fichiers de perçage, utilisez les paramètres par défaut de PowerPCB et n'apportez aucune modification.