技術(shù)：淺談開(kāi)關(guān)電源設計中PCB板的設計注意事項

在開(kāi)關(guān)電源設計中PCB板的物理設計都是最后一個(gè)環(huán)節，如果設計方法不當，PCB可能會(huì )輻射過(guò)多的電磁干擾，造成電源工作不穩定，以下針對各個(gè)步驟中所需注意的事項進(jìn)行分析：

從原理圖到PCB的設計流程

建立元件參數-》輸入原理網(wǎng)表-》設計參數設置-》手工布局-》手工布線(xiàn)-》驗證設計-》復查-》CAM輸出。

元器件布局

實(shí)踐證明，即使電路原理圖設計正確，印制電路板設計不當，也會(huì )對電子設備的可靠性產(chǎn)生不利影響。例如，如果印制板兩條細平行線(xiàn)靠得很近，則會(huì )形成信號波形的延遲，在傳輸線(xiàn)的終端形成反射噪聲;由于電源、地線(xiàn)的考慮不周到而引起的干擾，會(huì )使產(chǎn)品的性能下降，因此，在設計印制電路板的時(shí)候，應注意采用正確的方法。每一個(gè)開(kāi)關(guān)電源都有四個(gè)電流回路：

(1) 電源開(kāi)關(guān)交流回路

(2) 輸出整流交流回路

(3) 輸入信號源電流回路

(4) 輸出負載電流回路輸入回路

通過(guò)一個(gè)近似直流的電流對輸入電容充電，濾波電容主要起到一個(gè)寬帶儲能作用;類(lèi)似地，輸出濾波電容也用來(lái)儲存來(lái)自輸出整流器的高頻能量，同時(shí)消除輸出負載回路的直流能量。所以，輸入和輸出濾波電容的接線(xiàn)端十分重要，輸入及輸出電流回路應分別只從濾波電容的接線(xiàn)端連接到電源;如果在輸入/輸出回路和電源開(kāi)關(guān)/整流回路之間的連接無(wú)法與電容的接線(xiàn)端直接相連，交流能量將由輸入或輸出濾波電容并輻射到環(huán)境中去。

電源開(kāi)關(guān)交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形電流，這些電流中諧波成分很高，其頻率遠大于開(kāi)關(guān)基頻，峰值幅度可高達持續輸入/輸出直流電流幅度的5倍，過(guò)渡時(shí)間通常約為50ns。

這兩個(gè)回路最容易產(chǎn)生電磁干擾，因此必須在電源中其它印制線(xiàn)布線(xiàn)之前先布好這些交流回路，每個(gè)回路的三種主要的元件濾波電容、電源開(kāi)關(guān)或整流器、電感或變壓器應彼此相鄰地進(jìn)行放置，調整元件位置使它們之間的電流路徑盡可能短。建立開(kāi)關(guān)電源布局的最好方法與其電氣設計相似，最佳設計流程如下：

放置變壓器

設計電源開(kāi)關(guān)電流回路

設計輸出整流器電流回路

連接到交流電源電路的控制電路

設計輸入電流源回路和輸入濾波器 設計輸出負載回路和輸出濾波器根據電路的功能單元，對電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí)，要符合以下原則：

(1) 首先要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過(guò)大時(shí)，印制線(xiàn)條長(cháng)，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加;過(guò)小則散熱不好，且鄰近線(xiàn)條易受干擾。電路板的最佳形狀矩形，長(cháng)寬比為3：2或4：3，位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2mm。

(2) 放置器件時(shí)要考慮以后的焊接，不要太密集。

(3) 以每個(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它來(lái)進(jìn)行布局。元器件應均勻、 整齊、緊湊地排列在PCB上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線(xiàn)和連接， 去耦電容盡量靠近器件的VCC。

(4) 在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數。一般電路應盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀(guān)，而且裝焊容易，易于批量生產(chǎn)。

(5) 按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。

(6) 布局的首要原則是保證布線(xiàn)的布通率，移動(dòng)器件時(shí)注意飛線(xiàn)的連接，把有連線(xiàn)關(guān)系的器件放在一起。

(7) 盡可能地減小環(huán)路面積，以抑制開(kāi)關(guān)電源的輻射干擾。參數設置

相鄰導線(xiàn)間距必須能滿(mǎn)足電氣安全要求，而且為了便于操作和生產(chǎn)，間距也應盡量寬些。最小間距至少要能適合承受的電壓，在布線(xiàn)密度較低時(shí)，信號線(xiàn)的間距可適當地加大，對高、低電平懸殊的信號線(xiàn)應盡可能地短且加大間距，一般情況下將走線(xiàn)間距設為8mil。