No projeto da fonte de alimentação chaveada, se a placa PCB não for projetada corretamente, ela irradiará muita interferência eletromagnética. O design da placa PCB com fonte de alimentação estável agora resume os sete truques: através da análise dos assuntos que precisam de atenção em cada etapa, o design da placa PCB pode ser feito facilmente passo a passo!

1. O processo de design do esquemático ao PCB

Estabeleça os parâmetros do componente -> netlist do princípio de entrada -> configurações dos parâmetros de projeto -> layout manual -> fiação manual -> verifique o projeto -> revisão -> saída CAM.

2. Configuração de parâmetros

A distância entre os fios adjacentes deve atender aos requisitos de segurança elétrica e, para facilitar a operação e a produção, a distância deve ser a maior possível. O espaçamento mínimo deve ser pelo menos adequado à tensão tolerada. Quando a densidade da fiação é baixa, o espaçamento das linhas de sinal pode ser aumentado adequadamente. Para linhas de sinal com uma grande lacuna entre os níveis alto e baixo, o espaçamento deve ser o mais curto possível e o espaçamento deve ser aumentado. Geralmente, defina o espaçamento do traço para ser maior que 1 mm da borda do orifício interno da almofada até a borda da placa impressa, para evitar defeitos da almofada durante o processamento. Quando os traços conectados às almofadas são finos, a conexão entre as almofadas e os traços deve ser projetada em forma de gota. A vantagem disso é que as almofadas não são fáceis de descascar, mas os traços e as almofadas não são facilmente desconectados.

3. Layout dos componentes

A prática provou que mesmo que o esquema do circuito seja projetado corretamente e a placa de circuito impresso não seja projetada adequadamente, isso afetará negativamente a confiabilidade do equipamento eletrônico. Por exemplo, se duas linhas paralelas finas da placa impressa estiverem próximas, isso causará atraso na forma de onda do sinal e ruído de reflexão no final da linha de transmissão; interferências causadas por consideração inadequada de energia e aterramento farão com que o produto sofra quedas de desempenho, portanto, ao projetar placas de circuito impresso, deve-se prestar atenção ao método correto. Cada fonte de alimentação chaveada possui quatro loops de corrente:

(1) Circuito CA do interruptor de alimentação
(2) Circuito CA do retificador de saída

(3) Loop de corrente da fonte do sinal de entrada
(4) Loop de corrente de carga de saída O loop de entrada carrega o capacitor de entrada através de uma corrente CC aproximada. O capacitor de filtro serve principalmente como armazenamento de energia em banda larga; da mesma forma, o capacitor do filtro de saída também é usado para armazenar energia de alta frequência do retificador de saída. Ao mesmo tempo, a energia CC do circuito de carga de saída é eliminada. Portanto, os terminais dos capacitores do filtro de entrada e saída são muito importantes. Os loops de corrente de entrada e saída devem ser conectados apenas à fonte de alimentação dos terminais do capacitor do filtro, respectivamente; se a conexão entre o circuito de entrada/saída e o circuito do interruptor de alimentação/retificador não puder ser conectada ao capacitor O terminal está conectado diretamente e a energia CA será irradiada para o ambiente pelo capacitor do filtro de entrada ou saída. O circuito CA da chave liga / desliga e o circuito CA do retificador contêm correntes trapezoidais de alta amplitude. Essas correntes possuem componentes harmônicos elevados e sua frequência é muito maior que a frequência fundamental da chave. A amplitude de pico pode ser tão alta quanto 5 vezes a amplitude da corrente contínua de entrada/saída DC. O tempo de transição é geralmente de cerca de 50ns. Esses dois circuitos são mais propensos a interferências eletromagnéticas; portanto, esses circuitos CA devem ser dispostos antes das outras linhas impressas na fonte de alimentação. Os três componentes principais de cada loop são capacitores de filtro, interruptores ou retificadores e indutores. Ou os transformadores devem ser colocados um ao lado do outro e as posições dos componentes devem ser ajustadas para tornar o caminho da corrente entre eles o mais curto possível.
A melhor maneira de estabelecer um layout de fonte de alimentação chaveada é semelhante ao seu projeto elétrico. O melhor processo de design é o seguinte:

◆Coloque o transformador
◆ Projetar loop de corrente do interruptor de alimentação
◆Projetar loop de corrente do retificador de saída
◆Circuito de controle conectado ao circuito de alimentação CA
◆Projete o circuito da fonte de corrente de entrada e o filtro de entrada Projete o circuito de carga de saída e o filtro de saída de acordo com a unidade funcional do circuito. Ao definir todos os componentes do circuito, os seguintes princípios devem ser atendidos:

(1) Primeiro, considere o tamanho do PCB. Quando o tamanho do PCB for muito grande, as linhas impressas serão longas, a impedância aumentará, a capacidade anti-ruído diminuirá e o custo aumentará; se o tamanho do PCB for muito pequeno, a dissipação de calor não será boa e as linhas adjacentes serão facilmente perturbadas. O melhor formato da placa de circuito é retangular e a proporção é 3:2 ou 4:3. Os componentes localizados na borda da placa de circuito geralmente não são inferiores à borda da placa de circuito

(2) Ao colocar o dispositivo, considere a soldagem futura, não muito densa;
(3) Tome o componente central de cada circuito funcional como o centro e organize-o em torno dele. Os componentes devem ser dispostos de maneira uniforme, organizada e compacta na PCB, minimizar e encurtar os cabos e conexões entre os componentes, e o capacitor de desacoplamento deve estar o mais próximo possível do dispositivo
(4) Para circuitos operando em altas frequências, devem ser considerados os parâmetros distribuídos entre os componentes. Geralmente, o circuito deve ser organizado em paralelo, tanto quanto possível. Desta forma, não é apenas bonito, mas também fácil de instalar e soldar, e fácil de produzir em massa.
(5) Organize a posição de cada unidade de circuito funcional de acordo com o fluxo do circuito, de modo que o layout seja conveniente para a circulação do sinal e o sinal seja mantido na mesma direção possível.
(6) O primeiro princípio do layout é garantir a taxa de fiação, prestar atenção à conexão dos fios voadores ao mover o dispositivo e colocar os dispositivos com a relação de conexão juntos.
(7) Reduza a área do loop tanto quanto possível para suprimir a interferência de radiação da fonte de alimentação chaveada.

4. a fonte de alimentação de comutação da fiação contém sinais de alta frequência

Qualquer linha impressa no PCB pode funcionar como antena. O comprimento e a largura da linha impressa afetarão sua impedância e indutância, afetando assim a resposta de frequência. Mesmo as linhas impressas que transmitem sinais DC podem se acoplar aos sinais de radiofrequência de linhas impressas adjacentes e causar problemas no circuito (e até mesmo irradiar sinais de interferência novamente). Portanto, todas as linhas impressas que passam corrente CA devem ser projetadas para serem tão curtas e largas quanto possível, o que significa que todos os componentes conectados às linhas impressas e outras linhas de energia devem ser colocados muito próximos. O comprimento da linha impressa é proporcional à sua indutância e impedância, e a largura é inversamente proporcional à indutância e impedância da linha impressa. O comprimento reflete o comprimento de onda da resposta da linha impressa. Quanto maior o comprimento, menor a frequência na qual a linha impressa pode enviar e receber ondas eletromagnéticas e pode irradiar mais energia de radiofrequência. De acordo com o tamanho da corrente da placa de circuito impresso, tente aumentar a largura da linha de alimentação para reduzir a resistência do loop. Ao mesmo tempo, torne a direção da linha de energia e da linha de aterramento consistente com a direção da corrente, o que ajuda a aumentar a capacidade anti-ruído. O aterramento é o ramo inferior dos quatro circuitos de corrente da fonte de alimentação chaveada. Desempenha um papel muito importante como ponto de referência comum para o circuito. É um método importante para controlar a interferência. Portanto, a colocação do fio terra deve ser cuidadosamente considerada no layout. A mistura de vários aterramentos causará operação instável da fonte de alimentação.

Os seguintes pontos devem ser observados no projeto do fio terra:

A. Escolha corretamente o aterramento de ponto único. Geralmente, a extremidade comum do capacitor do filtro deve ser o único ponto de conexão para outros pontos de aterramento se acoplarem ao terra CA de alta corrente. Os pontos de aterramento do circuito de mesmo nível devem estar o mais próximos possível, e o capacitor do filtro da fonte de alimentação deste circuito de nível também deve ser conectado ao ponto de aterramento deste nível, principalmente considerando que a corrente que retorna ao terra em cada parte do circuito é alterada, e a impedância da linha de fluxo real causará a alteração do potencial de terra de cada parte do circuito e introduzirá interferência. Nesta fonte chaveada, sua fiação e a indutância entre os dispositivos têm pouca influência, e a corrente circulante formada pelo circuito de aterramento tem maior influência na interferência, portanto é utilizado o aterramento de um ponto, ou seja, o circuito de corrente do interruptor de alimentação (os fios terra de vários dispositivos estão todos conectados ao pino de aterramento, os fios terra de vários componentes do circuito de corrente do retificador de saída também são conectados aos pinos de aterramento dos capacitores de filtro correspondentes, de modo que a fonte de alimentação seja estável e não fácil para autoexcitar. Quando um único ponto não estiver disponível, compartilhe o aterramento. Conecte dois diodos ou um pequeno resistor; na verdade, ele pode ser conectado a um pedaço relativamente concentrado de folha de cobre.

B. Engrossar o fio terra tanto quanto possível. Se o fio de aterramento for muito fino, o potencial de aterramento mudará com a mudança da corrente, o que fará com que o nível do sinal de temporização do equipamento eletrônico fique instável e o desempenho anti-ruído se deteriorará. Portanto, certifique-se de que cada terminal de aterramento de corrente grande use linhas impressas tão curtas e largas quanto possível e amplie a largura das linhas de energia e de aterramento tanto quanto possível. É melhor que a linha de aterramento seja mais larga que a linha de energia. A relação deles é: linha terra> linha de energia> linha de sinal. Se possível, a largura da linha de aterramento deve ser maior que 3 mm, e uma camada de cobre de grande área também pode ser usada como fio terra. Conecte os locais não utilizados na placa de circuito impresso como fio terra. Ao realizar a fiação global, os seguintes princípios também devem ser seguidos:

(1) Direção da fiação: Do ​​ponto de vista da superfície de soldagem, a disposição dos componentes deve ser o mais consistente possível com o diagrama esquemático. A direção da fiação deve ser consistente com a direção da fiação do diagrama de circuito, porque geralmente são necessários vários parâmetros na superfície de soldagem durante o processo de produção. Portanto, é conveniente para inspeção, depuração e manutenção na produção (Nota: Refere-se à premissa de atender ao desempenho do circuito e aos requisitos de toda a instalação da máquina e layout do painel).

(2) Ao projetar o diagrama de fiação, a fiação não deve dobrar tanto quanto possível, a largura da linha no arco impresso não deve ser alterada repentinamente, o canto do fio deve ser ≥90 graus e as linhas devem ser simples e claro.

(3) Circuitos cruzados não são permitidos no circuito impresso. Para as linhas que podem se cruzar, você pode usar “perfuração” e “enrolamento” para resolvê-las. Ou seja, deixe um fio “perfurar” a lacuna sob outros resistores, capacitores e pinos triodo, ou “enrolar” uma extremidade de um fio que pode cruzar. Em circunstâncias especiais, por mais complexo que seja o circuito, também é permitido simplificar o projeto. Use fios como ponte para resolver o problema do circuito cruzado. Como a placa unilateral é adotada, os componentes em linha estão localizados na superfície superior e os dispositivos de montagem em superfície estão localizados na superfície inferior. Portanto, os dispositivos em linha podem se sobrepor aos dispositivos de montagem em superfície durante o layout, mas a sobreposição dos blocos deve ser evitada.

C. Aterramento de entrada e aterramento de saída Esta fonte de alimentação chaveada é uma CC-CC de baixa tensão. Se você deseja realimentar a tensão de saída de volta ao primário do transformador, os circuitos em ambos os lados devem ter um aterramento de referência comum, portanto, após colocar o cobre nos fios terra de ambos os lados, eles devem ser conectados entre si para formar um aterramento comum. .

5. Verifique

Após a conclusão do projeto da fiação, é necessário verificar cuidadosamente se o projeto da fiação está de acordo com as regras definidas pelo projetista e, ao mesmo tempo, também é necessário confirmar se as regras estabelecidas atendem aos requisitos da produção da placa impressa processo. Geralmente verifique a linha e a linha, a linha e a almofada do componente, a linha Se as distâncias dos furos passantes, das almofadas dos componentes e dos furos passantes, dos furos passantes e dos furos passantes são razoáveis ​​e se atendem aos requisitos de produção. Se a largura da linha de energia e da linha de aterramento é apropriada e se há um local para alargar a linha de aterramento no PCB. Nota: Alguns erros podem ser ignorados. Por exemplo, uma parte do contorno de alguns conectores é colocada fora da moldura da placa e ocorrerão erros na verificação do espaçamento; além disso, cada vez que a fiação e as vias são modificadas, o cobre deve ser revestido novamente.

6. Verifique novamente de acordo com a “Lista de verificação do PCB”

O conteúdo inclui regras de design, definições de camadas, larguras de linha, espaçamento, preenchimentos e configurações de via. Também é importante revisar a racionalidade do layout dos dispositivos, a fiação das redes de energia e aterramento, a fiação e blindagem das redes de relógio de alta velocidade e o desacoplamento, colocação e conexão de capacitores, etc.

7. os assuntos que precisam de atenção ao projetar e produzir arquivos Gerber

um. As camadas que precisam ser produzidas incluem camada de fiação (camada inferior), camada de serigrafia (incluindo serigrafia superior, serigrafia inferior), máscara de solda (máscara de solda inferior), camada de perfuração (camada inferior) e um arquivo de perfuração (NCDrill )
b. Ao definir a camada Silk Screen, não selecione PartType, selecione a camada superior (camada inferior) e Outline, Text, Linec da camada Silk Screen. Ao definir a camada de cada camada, selecione Contorno da placa. Ao definir a camada da serigrafia, não selecione PartType, selecione Contorno, Texto, Linha.d da camada superior (camada inferior) e da camada da serigrafia. Ao gerar arquivos de perfuração, use as configurações padrão do PowerPCB e não faça nenhuma alteração.