스위칭 전원 공급 장치 설계 시 PCB 보드가 제대로 설계되지 않으면 전자파 간섭이 너무 많이 방출됩니다. 안정적인 전원 공급이 가능한 PCB 보드 설계는 이제 7가지 요령을 요약합니다. 각 단계에서 주의해야 할 사항에 대한 분석을 통해 PCB 보드 설계를 단계별로 쉽게 수행할 수 있습니다!
1. 회로도부터 PCB까지의 설계 과정
구성요소 매개변수 설정 -> 원리 넷리스트 입력 -> 설계 매개변수 설정 -> 수동 레이아웃 -> 수동 배선 -> 설계 검증 -> 검토 -> CAM 출력.
2. 매개변수 설정
인접한 전선 사이의 거리는 전기 안전 요구 사항을 충족할 수 있어야 하며, 작동 및 생산을 용이하게 하려면 거리가 최대한 넓어야 합니다. 최소 간격은 최소한 허용되는 전압에 적합해야 합니다. 배선 밀도가 낮을 경우 신호선의 간격을 적절하게 늘릴 수 있습니다. 하이 레벨과 로우 레벨 사이의 간격이 큰 신호선의 경우 간격을 최대한 짧게 하고 간격을 늘려야 합니다. 일반적으로 패드 내부 구멍 가장자리에서 인쇄 기판 가장자리까지 트레이스 간격을 1mm 이상으로 설정하여 가공 중 패드 결함을 방지합니다. 패드에 연결된 트레이스가 얇은 경우 패드와 트레이스 사이의 연결을 물방울 모양으로 설계해야 합니다. 이것의 장점은 패드가 쉽게 벗겨지지 않는 반면, 흔적과 패드가 쉽게 분리되지 않는다는 점입니다.
3. 컴포넌트 레이아웃
회로도가 올바르게 설계되고 인쇄 회로 기판이 올바르게 설계되지 않더라도 전자 장비의 신뢰성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 것이 실습을 통해 입증되었습니다. 예를 들어, 인쇄 기판의 두 개의 얇은 평행선이 서로 가깝다면 전송선 끝에서 신호 파형 지연과 반사 잡음이 발생합니다. 전원 및 접지를 적절하게 고려하지 않아 발생하는 간섭은 제품의 성능 저하를 초래할 수 있으므로 인쇄회로기판 설계 시 올바른 방법에 주의해야 합니다. 각 스위칭 전원 공급 장치에는 4개의 전류 루프가 있습니다.
(1) 전원 스위치의 AC 회로
(2) 출력 정류기 AC 회로
(3) 입력 신호 소스의 전류 루프
(4) 출력 부하 전류 루프 입력 루프는 대략적인 DC 전류를 통해 입력 커패시터를 충전합니다. 필터 커패시터는 주로 광대역 에너지 저장 장치 역할을 합니다. 마찬가지로 출력 필터 커패시터는 출력 정류기의 고주파 에너지를 저장하는 데에도 사용됩니다. 동시에 출력 부하 회로의 DC 에너지가 제거됩니다. 따라서 입력 및 출력 필터 커패시터의 단자는 매우 중요합니다. 입력 및 출력 전류 루프는 각각 필터 커패시터의 단자에서 전원 공급 장치에만 연결되어야 합니다. 입력/출력 루프와 전원 스위치/정류기 루프 사이의 연결을 커패시터에 연결할 수 없는 경우 터미널은 직접 연결되며 AC 에너지는 입력 또는 출력 필터 커패시터에 의해 환경으로 방출됩니다. 전원 스위치의 AC 루프와 정류기의 AC 루프에는 높은 진폭의 사다리꼴 전류가 포함되어 있습니다. 이러한 전류에는 높은 고조파 성분이 있으며 해당 주파수는 스위치의 기본 주파수보다 훨씬 큽니다. 피크 진폭은 연속 입력/출력 DC 전류 진폭의 5배까지 높을 수 있습니다. 전환 시간은 일반적으로 약 50ns입니다. 이 두 루프는 전자기 간섭이 가장 많이 발생하기 쉽기 때문에 이러한 AC 루프는 전원 공급 장치의 다른 인쇄된 라인 앞에 배치되어야 합니다. 각 루프의 세 가지 주요 구성 요소는 필터 커패시터, 전원 스위치 또는 정류기, 인덕터입니다. 또는 변압기를 서로 옆에 배치하고 구성 요소 위치를 조정하여 이들 사이의 전류 경로를 최대한 짧게 만들어야 합니다.
스위칭 전원 공급 장치 레이아웃을 설정하는 가장 좋은 방법은 전기 설계와 유사합니다. 가장 좋은 디자인 프로세스는 다음과 같습니다.
◆변압기 배치
◆전원 스위치 전류 루프 설계
◆설계 출력 정류기 전류 루프
◆AC 전원 회로에 연결된 제어 회로
◆입력 전류원 루프 및 입력 필터 설계 회로의 기능 단위에 따라 출력 부하 루프 및 출력 필터를 설계합니다. 회로의 모든 구성 요소를 배치할 때 다음 원칙을 충족해야 합니다.
(1) 먼저 PCB 크기를 고려하십시오. PCB 크기가 너무 크면 인쇄된 라인이 길어지고 임피던스가 증가하며 소음 방지 기능이 감소하고 비용이 증가합니다. PCB 크기가 너무 작으면 열 방출이 좋지 않고 인접한 라인이 쉽게 방해받을 수 있습니다. 회로 기판의 가장 좋은 모양은 직사각형이고 종횡비는 3:2 또는 4:3입니다. 회로 기판 가장자리에 위치한 구성 요소는 일반적으로 회로 기판 가장자리보다 작지 않습니다.
(2) 장치를 배치할 때 너무 조밀하지 않고 향후 납땜을 고려하십시오.
(3) 각 기능회로의 핵심부품을 중심으로 주위에 배치한다. 부품은 PCB 위에 고르게, 깔끔하고, 콤팩트하게 배열되어야 하며, 부품 간의 리드와 연결을 최소화하고 줄여야 하며, 디커플링 커패시터는 장치에 최대한 가깝게 배치되어야 합니다.
(4) 고주파수에서 작동하는 회로의 경우 구성요소 간의 분포 매개변수를 고려해야 합니다. 일반적으로 회로는 가능한 한 병렬로 배열되어야 합니다. 이렇듯 미려할 뿐만 아니라 설치 및 용접이 용이하고 대량생산이 용이합니다.
(5) 회로 흐름에 따라 각 기능 회로 유닛의 위치를 배열하여 레이아웃이 신호 순환에 편리하도록 하고 신호가 가능한 한 동일한 방향을 유지하도록 합니다.
(6) 레이아웃의 첫 번째 원칙은 배선 속도를 보장하고 장치를 이동할 때 플라잉 와이어의 연결에 주의하며 연결 관계에 있는 장치를 함께 배치하는 것입니다.
(7) 스위칭 전원 공급 장치의 방사 간섭을 억제하기 위해 루프 면적을 최대한 줄입니다.
4. 배선 스위칭 전원 공급 장치에는 고주파 신호가 포함되어 있습니다.
PCB에 인쇄된 모든 라인은 안테나 역할을 할 수 있습니다. 인쇄된 라인의 길이와 너비는 임피던스와 인덕턴스에 영향을 주어 주파수 응답에 영향을 미칩니다. DC 신호를 전달하는 인쇄 라인도 인접한 인쇄 라인의 무선 주파수 신호와 결합되어 회로 문제를 일으킬 수 있습니다(심지어 간섭 신호를 다시 방출할 수도 있음). 따라서 AC 전류를 통과시키는 모든 인쇄 라인은 최대한 짧고 넓게 설계해야 하며, 이는 인쇄 라인과 다른 전원 라인에 연결된 모든 구성 요소가 매우 가깝게 배치되어야 함을 의미합니다. 인쇄된 라인의 길이는 인덕턴스와 임피던스에 비례하고, 폭은 인쇄된 라인의 인덕턴스와 임피던스에 반비례합니다. 길이는 인쇄된 라인 응답의 파장을 반영합니다. 길이가 길수록 인쇄된 라인이 전자파를 보내고 받을 수 있는 주파수가 낮아지고 더 많은 무선 주파수 에너지를 방출할 수 있습니다. 인쇄 회로 기판 전류의 크기에 따라 전력선 폭을 늘려 루프 저항을 줄이십시오. 동시에, 전력선과 접지선의 방향을 전류의 방향과 일치시켜 소음 방지 능력을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 접지는 스위칭 전원 공급 장치의 4개 전류 루프 중 하단 분기입니다. 회로의 공통 기준점으로서 매우 중요한 역할을 합니다. 간섭을 제어하는 중요한 방법입니다. 따라서 접지선의 배치는 레이아웃 시 신중하게 고려되어야 합니다. 다양한 접지를 혼합하면 전원 공급 장치 작동이 불안정해질 수 있습니다.
접지선 설계 시 다음 사항에 주의해야 합니다.
A. 단일점 접지를 올바르게 선택하십시오. 일반적으로 필터 커패시터의 공통 끝은 고전류의 AC 접지에 연결되는 다른 접지 지점의 유일한 연결 지점이어야 합니다. 동일한 레벨 회로의 접지점은 가능한 한 가까워야 하며, 이 레벨 회로의 전원 필터 커패시터도 이 레벨의 접지점에 연결해야 합니다. 주로 각 회로에서 접지로 돌아가는 전류를 고려합니다. 회로의 일부가 변경되고 실제 흐르는 선의 임피던스가 회로의 각 부분의 접지 전위를 변경하고 간섭을 유발합니다. 이 스위칭 전원 공급 장치에서는 배선 및 장치 간의 인덕턴스가 거의 영향을 미치지 않으며 접지 회로에 의해 형성되는 순환 전류가 간섭에 더 큰 영향을 미치므로 1점 접지, 즉 전원 스위치 전류 루프가 사용됩니다. (여러 장치의 접지선은 모두 접지 핀에 연결되어 있으며 출력 정류기 전류 루프의 여러 구성 요소의 접지선도 해당 필터 커패시터의 접지 핀에 연결되어 전원 공급 장치가 안정적이고 쉽지 않습니다. 단일 지점을 사용할 수 없는 경우 접지를 공유하십시오. 두 개의 다이오드 또는 작은 저항기를 연결하십시오. 실제로 상대적으로 집중된 구리 호일 조각에 연결할 수 있습니다.
B. 접지선을 최대한 두껍게 하여 주십시오. 접지선이 너무 가늘면 전류 변화에 따라 접지 전위가 변화하여 전자 장비의 타이밍 신호 레벨이 불안정해지고 노이즈 방지 성능이 저하됩니다. 따라서 각 대전류 접지단자에는 인쇄된 선을 최대한 짧고 넓게 사용하고, 전원선과 접지선의 폭을 최대한 넓히십시오. 접지선은 전력선보다 넓은 것이 좋습니다. 그 관계는 접지선 > 전력선 > 신호선 입니다. 가능하다면 접지선 폭은 3mm 이상이어야 하며, 대면적 구리층도 접지선으로 사용할 수 있습니다. 인쇄회로기판의 사용하지 않는 부분을 접지선으로 연결합니다. 글로벌 배선을 수행할 때 다음 원칙도 따라야 합니다.
(1) 배선 방향 : 용접면의 관점에서 볼 때 구성 요소의 배열은 회로도와 최대한 일치해야 합니다. 일반적으로 생산 과정에서 용접 표면에 다양한 매개 변수가 필요하므로 배선 방향은 회로도의 배선 방향과 일치해야 합니다. 따라서 생산 시 검사, 디버깅 및 유지 관리에 편리합니다(참고: 회로 성능과 전체 기계 설치 및 패널 레이아웃 요구 사항을 충족한다는 전제를 나타냅니다).
(2) 배선도를 설계할 때 배선은 최대한 구부러지지 않아야 하며, 인쇄된 호의 선폭이 갑자기 바뀌지 않아야 하며, 배선의 모서리가 90도 이상이어야 하며, 선은 단순하고 단순해야 합니다. 분명한.
(3) 인쇄회로에서는 교차회로가 허용되지 않는다. 교차할 수 있는 선은 "드릴링"과 "와인딩"을 사용하여 해결할 수 있습니다. 즉, 리드가 다른 저항기, 커패시터 및 삼극관 핀 아래의 틈을 통해 "드릴"하거나 교차할 수 있는 리드의 한쪽 끝에서 "감기"하도록 합니다. 특별한 상황에서는 회로가 아무리 복잡해도 설계를 단순화할 수 있습니다. 교차 회로 문제를 해결하려면 와이어를 사용하여 브리지하십시오. 단면 기판을 채택했기 때문에 인라인 부품은 위쪽 표면에 위치하고 표면 실장 장치는 아래쪽 표면에 위치합니다. 따라서 레이아웃 중에 인라인 장치가 표면 실장 장치와 겹칠 수 있지만 패드가 겹치는 것은 피해야 합니다.
C. 입력 접지 및 출력 접지 이 스위칭 전원 공급 장치는 저전압 DC-DC입니다. 출력 전압을 다시 변압기의 1차측으로 피드백하려면 양쪽 회로에 공통 기준 접지가 있어야 하므로 양쪽 접지선에 구리를 배치한 후 함께 연결하여 공통 접지를 형성해야 합니다. .
5. 확인
배선 설계가 완료된 후에는 배선 설계가 설계자가 설정한 규칙에 맞는지 여부를 주의 깊게 확인하는 동시에 확립된 규칙이 인쇄 기판 생산 요구 사항을 충족하는지 확인하는 것도 필요합니다. 프로세스. 일반적으로 라인과 라인, 라인과 부품 패드, 라인 관통 구멍, 부품 패드와 관통 구멍, 관통 구멍과 관통 구멍 사이의 거리가 합리적인지, 생산 요구 사항을 충족하는지 여부를 확인합니다. 전원선과 접지선의 폭이 적절한지, PCB에 접지선을 넓힐 수 있는 곳이 있는지. 참고: 일부 오류는 무시할 수 있습니다. 예를 들어 일부 커넥터의 외곽선 일부가 보드 프레임 외부에 배치되어 간격을 확인할 때 오류가 발생합니다. 또한 배선과 비아가 수정될 때마다 구리를 다시 코팅해야 합니다.
6. "PCB Checklist"에 따라 다시 확인하십시오.
콘텐츠에는 디자인 규칙, 레이어 정의, 선 너비, 간격, 패드 및 비아 설정이 포함됩니다. 또한 장치 레이아웃의 합리성, 전원 및 접지 네트워크의 배선, 고속 클록 네트워크의 배선 및 차폐, 커패시터 배치 및 연결 등의 분리를 검토하는 것이 중요합니다.
7. 거버파일 디자인 및 출력시 주의사항
에이. 출력해야 하는 레이어에는 와이어링 레이어(하단 레이어), 실크스크린 레이어(상단 실크스크린, 하단 실크스크린 포함), 솔더 마스크(하단 솔더 마스크), 드릴링 레이어(하단 레이어), 드릴링 파일(NCDrill)이 포함됩니다. )
비. 실크스크린 레이어 설정시 PartType을 선택하지 않고 상위 레이어(하위 레이어)와 실크스크린 레이어의 아웃라인, 텍스트, 라인크를 선택합니다. 각 레이어의 레이어 설정 시 Board Outline을 선택합니다. 실크스크린 레이어 설정시 PartType을 선택하지 않고 상위 레이어(하위 레이어)의 Output, Text, Line.d와 실크스크린 레이어를 선택합니다. 드릴링 파일을 생성할 때 PowerPCB의 기본 설정을 사용하고 변경하지 마십시오.