Dalam desain catu daya switching, jika papan PCB tidak dirancang dengan benar, maka akan memancarkan terlalu banyak interferensi elektromagnetik. Desain papan PCB dengan catu daya yang stabil kini merangkum tujuh trik: melalui analisis hal-hal yang memerlukan perhatian di setiap langkah, desain papan PCB dapat dengan mudah dilakukan langkah demi langkah!

1. Proses desain dari skema hingga PCB

Tetapkan parameter komponen -> prinsip masukan netlist -> pengaturan parameter desain -> tata letak manual -> pengkabelan manual -> verifikasi desain -> tinjauan -> keluaran CAM.

2. Pengaturan parameter

Jarak antar kabel yang berdekatan harus dapat memenuhi persyaratan keselamatan kelistrikan, dan untuk memudahkan pengoperasian dan produksi, jaraknya harus selebar mungkin. Jarak minimum harus setidaknya sesuai dengan tegangan yang dapat ditoleransi. Ketika kepadatan kabel rendah, jarak garis sinyal dapat ditingkatkan secara tepat. Untuk garis sinyal dengan celah besar antara level tinggi dan rendah, jaraknya harus sependek mungkin dan jaraknya harus ditingkatkan. Umumnya, Atur jarak jejak lebih dari 1 mm dari tepi lubang bagian dalam bantalan ke tepi papan cetak, untuk menghindari cacat pada bantalan selama pemrosesan. Jika jejak yang terhubung ke bantalan tipis, sambungan antara bantalan dan jejak harus dirancang menjadi bentuk tetesan. Kelebihannya adalah pembalut tidak mudah terkelupas, namun bekas dan pembalut tidak mudah terlepas.

3. Tata letak komponen

Praktek telah membuktikan bahwa meskipun skema rangkaian dirancang dengan benar dan papan sirkuit tercetak tidak dirancang dengan benar, hal ini akan berdampak buruk pada keandalan peralatan elektronik. Misalnya, jika dua garis paralel tipis pada papan cetak berdekatan, hal itu akan menyebabkan penundaan bentuk gelombang sinyal dan kebisingan pantulan di ujung saluran transmisi; gangguan yang disebabkan oleh pertimbangan daya dan ground yang tidak tepat akan menyebabkan produk mengalami penurunan kinerja, oleh karena itu, ketika merancang papan sirkuit cetak, perhatian harus diberikan pada metode yang benar. Setiap catu daya switching memiliki empat loop arus:

(1) Rangkaian AC saklar daya
(2) Rangkaian AC penyearah keluaran

(3) Lingkaran arus dari sumber sinyal masukan
(4) Loop arus beban keluaran Loop masukan mengisi kapasitor masukan melalui perkiraan arus DC. Kapasitor filter terutama berfungsi sebagai penyimpanan energi broadband; demikian pula, kapasitor filter keluaran juga digunakan untuk menyimpan energi frekuensi tinggi dari penyearah keluaran. Pada saat yang sama, energi DC dari rangkaian beban keluaran dihilangkan. Oleh karena itu, terminal kapasitor filter masukan dan keluaran sangat penting. Loop arus masukan dan keluaran hanya boleh dihubungkan ke catu daya dari terminal kapasitor filter masing-masing; jika sambungan antara loop input/output dan loop sakelar/penyearah daya tidak dapat dihubungkan ke kapasitor. Terminal terhubung langsung, dan energi AC akan dipancarkan ke lingkungan oleh kapasitor filter input atau output. Loop AC dari saklar daya dan loop AC dari penyearah mengandung arus trapesium amplitudo tinggi. Arus ini mempunyai komponen harmonik yang tinggi dan frekuensinya jauh lebih besar daripada frekuensi dasar saklar. Amplitudo puncak dapat mencapai 5 kali amplitudo arus DC input/output kontinu. Waktu transisi biasanya Sekitar 50ns. Kedua loop ini paling rentan terhadap interferensi elektromagnetik, jadi loop AC ini harus diletakkan sebelum jalur tercetak lainnya pada catu daya. Tiga komponen utama setiap loop adalah kapasitor filter, sakelar daya atau penyearah, dan induktor. Atau trafo harus ditempatkan bersebelahan, dan posisi komponen harus disesuaikan untuk membuat jalur arus di antara keduanya sependek mungkin.
Cara terbaik untuk membuat tata letak catu daya switching serupa dengan desain kelistrikannya. Proses desain terbaik adalah sebagai berikut:

◆Tempatkan trafo
◆Desain loop arus sakelar daya
◆Desain loop arus penyearah keluaran
◆Sirkuit kontrol terhubung ke sirkuit daya AC
◆Desain loop sumber arus masukan dan filter masukan Desain loop beban keluaran dan filter keluaran sesuai dengan unit fungsional rangkaian, saat meletakkan semua komponen rangkaian, prinsip-prinsip berikut harus dipenuhi:

(1) Pertama, pertimbangkan ukuran PCB. Ketika ukuran PCB terlalu besar, garis yang dicetak akan panjang, impedansi akan meningkat, kemampuan anti-noise akan menurun, dan biaya akan meningkat; jika ukuran PCB terlalu kecil, pembuangan panasnya tidak akan baik, dan garis yang berdekatan akan mudah terganggu. Bentuk papan sirkuit terbaik adalah persegi panjang, dan rasio aspeknya adalah 3:2 atau 4:3. Komponen yang terletak di tepi papan sirkuit umumnya tidak kurang dari tepi papan sirkuit

(2) Saat menempatkan perangkat, pertimbangkan penyolderan di masa depan, tidak terlalu padat;
(3) Ambil komponen inti dari setiap rangkaian fungsional sebagai pusat dan letakkan di sekelilingnya. Komponen-komponen harus tersusun rata, rapi dan kompak pada PCB, meminimalkan dan memperpendek kabel dan sambungan antar komponen, dan kapasitor decoupling harus sedekat mungkin dengan perangkat.
(4) Untuk rangkaian yang beroperasi pada frekuensi tinggi, parameter yang didistribusikan antar komponen harus dipertimbangkan. Umumnya rangkaian harus disusun paralel sebanyak mungkin. Dengan cara ini, tidak hanya cantik, tetapi juga mudah dipasang dan dilas, serta mudah diproduksi secara massal.
(5) Atur posisi setiap unit rangkaian fungsional sesuai dengan aliran rangkaian, sehingga tata letaknya nyaman untuk sirkulasi sinyal, dan sinyal dijaga pada arah yang sama.
(6) Prinsip tata letak yang pertama adalah memastikan kecepatan pengkabelan, memperhatikan sambungan kabel terbang saat memindahkan perangkat, dan menyatukan perangkat dengan hubungan sambungan.
(7) Kurangi area loop sebanyak mungkin untuk menekan interferensi radiasi dari catu daya switching.

4. Catu daya pengalih kabel berisi sinyal frekuensi tinggi

Setiap garis yang tercetak pada PCB dapat bertindak sebagai antena. Panjang dan lebar garis yang dicetak akan mempengaruhi impedansi dan induktansinya, sehingga mempengaruhi respon frekuensi. Bahkan jalur tercetak yang melewatkan sinyal DC dapat berpasangan dengan sinyal frekuensi radio dari jalur tercetak yang berdekatan dan menyebabkan masalah sirkuit (dan bahkan memancarkan sinyal interferensi lagi). Oleh karena itu, semua saluran tercetak yang mengalirkan arus AC harus didesain sependek dan selebar mungkin, artinya semua komponen yang terhubung dengan saluran tercetak dan saluran listrik lainnya harus ditempatkan sangat berdekatan. Panjang garis yang dicetak sebanding dengan induktansi dan impedansinya, dan lebarnya berbanding terbalik dengan induktansi dan impedansi garis yang dicetak. Panjangnya mencerminkan panjang gelombang respon garis yang dicetak. Semakin panjang, semakin rendah frekuensi saluran yang dicetak dapat mengirim dan menerima gelombang elektromagnetik, dan dapat memancarkan lebih banyak energi frekuensi radio. Sesuai dengan ukuran arus papan sirkuit tercetak, coba tambah lebar saluran listrik untuk mengurangi resistansi loop. Pada saat yang sama, buatlah arah saluran listrik dan saluran tanah konsisten dengan arah arus, yang membantu meningkatkan kemampuan anti-kebisingan. Pembumian adalah cabang bawah dari empat loop arus dari catu daya switching. Ini memainkan peran yang sangat penting sebagai titik referensi umum untuk rangkaian. Ini adalah metode penting untuk mengendalikan interferensi. Oleh karena itu, penempatan kabel ground harus dipertimbangkan dengan cermat dalam tata letaknya. Pencampuran berbagai grounding akan menyebabkan pengoperasian catu daya tidak stabil.

Hal-hal berikut yang harus diperhatikan dalam desain kabel ground:

A. Pilih landasan satu titik dengan benar. Secara umum, ujung umum kapasitor filter harus menjadi satu-satunya titik sambungan untuk titik ground lainnya yang dipasangkan ke ground AC berarus tinggi. Titik grounding dari rangkaian level yang sama harus sedekat mungkin, dan kapasitor filter catu daya dari rangkaian level ini juga harus dihubungkan ke titik grounding pada level ini, terutama mengingat arus yang kembali ke ground di masing-masing bagian dari rangkaian diubah, dan impedansi dari saluran yang mengalir sebenarnya akan menyebabkan perubahan potensial tanah dari setiap bagian rangkaian dan menimbulkan interferensi. Dalam catu daya switching ini, perkabelan dan induktansi antar perangkat memiliki pengaruh yang kecil, dan arus sirkulasi yang dibentuk oleh rangkaian pentanahan memiliki pengaruh yang lebih besar terhadap interferensi, sehingga digunakan satu titik pentanahan, yaitu loop arus sakelar daya. (kabel ground dari beberapa perangkat semuanya Terhubung ke pin ground, kabel ground dari beberapa komponen loop arus penyearah keluaran juga dihubungkan ke pin ground dari kapasitor filter yang sesuai, sehingga catu daya stabil dan tidak mudah untuk membangkitkan diri sendiri. Ketika satu titik tidak tersedia, bagikan ground Hubungkan dua dioda atau resistor kecil, sebenarnya, itu dapat dihubungkan ke selembar kertas tembaga yang relatif terkonsentrasi.

B. Tebalkan kabel grounding semaksimal mungkin. Jika kabel grounding sangat tipis, potensial ground akan berubah seiring dengan perubahan arus, yang akan menyebabkan level sinyal timing peralatan elektronik menjadi tidak stabil dan kinerja anti-noise akan menurun. Oleh karena itu, pastikan bahwa setiap terminal ground arus besar Gunakan jalur tercetak sependek dan selebar mungkin, dan lebarkan lebar jalur listrik dan ground sebanyak mungkin. Sebaiknya saluran tanah lebih lebar dibandingkan saluran listrik. Hubungannya adalah: saluran tanah> saluran listrik> saluran sinyal. Jika memungkinkan, garis arde Lebarnya harus lebih besar dari 3 mm, dan lapisan tembaga yang luas juga dapat digunakan sebagai kabel arde. Hubungkan tempat-tempat yang tidak terpakai pada papan sirkuit tercetak sebagai kabel ground. Saat melakukan pengkabelan global, prinsip-prinsip berikut juga harus diperhatikan:

(1) Arah pengkabelan: Dari sudut pandang permukaan pengelasan, susunan komponen harus sekonsisten mungkin dengan diagram skematik. Arah pengkabelan harus konsisten dengan arah pengkabelan pada diagram rangkaian, karena berbagai parameter biasanya diperlukan pada permukaan pengelasan selama proses produksi. Oleh karena itu, akan lebih mudah untuk inspeksi, debugging dan pemeliharaan dalam produksi (Catatan: Ini mengacu pada premis pemenuhan kinerja sirkuit dan persyaratan seluruh instalasi mesin dan tata letak panel).

(2) Saat mendesain diagram pengkabelan, pengkabelan tidak boleh menekuk sebanyak mungkin, lebar garis pada busur yang dicetak tidak boleh berubah secara tiba-tiba, sudut kawat harus ≥90 derajat, dan garis harus sederhana dan jernih.

(3) Sirkuit silang tidak diperbolehkan pada sirkuit tercetak. Untuk garis yang mungkin bersilangan, Anda dapat menggunakan “pengeboran” dan “penggulungan” untuk menyelesaikannya. Artinya, biarkan kabel “mengebor” melalui celah di bawah resistor, kapasitor, dan pin triode lain, atau “memutar” dari salah satu ujung kabel yang mungkin bersilangan. Dalam keadaan khusus, betapa rumitnya rangkaiannya, desainnya juga dapat disederhanakan. Gunakan kabel untuk menjembatani untuk memecahkan masalah sirkuit silang. Karena papan satu sisi digunakan, komponen in-line terletak di permukaan atas dan perangkat pemasangan di permukaan terletak di permukaan bawah. Oleh karena itu, perangkat in-line dapat tumpang tindih dengan perangkat yang dipasang di permukaan selama tata letak, namun tumpang tindih bantalan harus dihindari.

C. Ground input dan ground output Catu daya switching ini adalah DC-DC tegangan rendah. Jika Anda ingin memberikan umpan balik tegangan keluaran kembali ke primer transformator, rangkaian di kedua sisi harus memiliki landasan referensi yang sama, jadi setelah meletakkan tembaga pada kabel arde di kedua sisi, Mereka harus dihubungkan bersama untuk membentuk landasan yang sama. .

5. Periksa

Setelah desain pengkabelan selesai, perlu untuk memeriksa dengan cermat apakah desain pengkabelan sesuai dengan aturan yang ditetapkan oleh perancang, dan pada saat yang sama, juga perlu untuk memastikan apakah aturan yang ditetapkan memenuhi persyaratan produksi papan cetak. proses. Secara umum periksa garis dan garis, garis dan bantalan komponen, apakah jarak dari lubang tembus, bantalan komponen dan lubang tembus, lubang tembus dan lubang tembus masuk akal, dan apakah memenuhi persyaratan produksi. Apakah lebar saluran listrik dan saluran arde sudah sesuai, dan apakah ada tempat untuk memperlebar saluran arde pada PCB. Catatan: Beberapa kesalahan dapat diabaikan. Misalnya, bagian dari kerangka beberapa konektor ditempatkan di luar rangka papan, dan kesalahan akan terjadi saat memeriksa jarak; selain itu, setiap kali perkabelan dan vias dimodifikasi, tembaga harus dilapisi ulang.

6. Periksa kembali sesuai “Checklist PCB”

Kontennya mencakup aturan desain, definisi lapisan, lebar garis, spasi, bantalan, dan melalui pengaturan. Penting juga untuk meninjau rasionalitas tata letak perangkat, pengkabelan jaringan listrik dan ground, pengkabelan dan pelindung jaringan jam berkecepatan tinggi, dan pemisahan penempatan dan sambungan kapasitor, dll.

7. hal-hal yang perlu diperhatikan dalam mendesain dan mengeluarkan file Gerber

A. Lapisan yang perlu dikeluarkan antara lain lapisan kabel (lapisan bawah), lapisan layar sutra (termasuk layar sutra atas, layar sutra bawah), masker solder (masker solder bawah), lapisan pengeboran (lapisan bawah), dan file pengeboran (NCDrill )
B. Saat mengatur layer Silk screen, jangan pilih PartType, pilih layer atas (lapisan bawah) dan Outline, Text, Linec dari layer silk screen. Saat mengatur Layer setiap layer, pilih Board Outline. Saat mengatur layer silk screen, jangan Pilih PartType, pilih Outline, Text, Line.d dari lapisan atas (lapisan bawah) dan lapisan silk screen. Saat membuat file pengeboran, gunakan pengaturan default PowerPCB dan jangan melakukan perubahan apa pun.