开关电源的PCB布线设计要点
开关电源PCB排版基本要点
开关电源PCB排版基本要点1. PCB设计概述PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)是电子设备中一个重要的组成部分。
开关电源PCB的设计是为了实现电源电路的稳定和高效工作。
在设计PCB排版时,需要考虑各个元器件的布局和连线,以确保电路的性能和可靠性。
2. PCB尺寸和层数在进行开关电源PCB排版时,需要确定PCB的尺寸和层数。
PCB 的尺寸应根据电源模块和外部连接器的大小来确定,以确保元器件能够合理布局,并与其他电路板相连接。
而层数则取决于所需电路的复杂程度和PCB的可用空间。
通常,开关电源PCB可以采用2层或4层结构。
3. 元器件布局在进行元器件布局时,需要根据电路原理图的要求,将不同的元器件放置在合适的位置。
一般来说,输入和输出滤波电容应尽量靠近电源模块,以最大程度地减小电源线的电感影响。
开关元件和控制芯片应尽量靠近主要电源电路,以减小开关电压和控制信号的传输损耗。
同时,还要考虑元器件之间的间距和连线的方向,以便于布线和维修。
4. 连接线和走线规划在进行PCB排版时,合理的连接线和走线规划是非常重要的。
首先,要确保电源线和信号线之间有足够的间距,以减小互相的干扰。
其次,需要避免信号线和高电压线路的交叉,以避免干扰和短路的风险。
另外,要尽量缩短连接线的长度,以减小信号传输的延迟和损耗。
最后,要合理设置地线和电源线的走向,并确保它们之间的连通性,以避免地回路干扰和功率线路的损耗。
5. 确保供电和散热性能在进行开关电源PCB排版时,供电和散热性能是需要重点考虑的因素。
为了保证供电性能,应尽量减少电源线的电阻和电感,以提高功率传输效率。
此外,还要合理选择电源线的截面积和排线宽度,以满足电流要求。
对于散热性能,则需要合理设置散热器的位置和尺寸,以确保电源模块和其他高功率器件的稳定工作温度。
6. PCB层间布线和注释为了方便布线和维修,需要在PCB上添加层间布线和注释。
层间布线可以通过添加跳线、蓝线或插针来实现,以简化复杂电路的布线。
开关电源PCB板的排板要点
开关电源PCB板的排板要点开关电源(Switching Power Supply)已成为现代化电子产品中广泛采用的一种电源形式,其小型化、高效率、稳定性优异等特点,使其更适合于现代化电子产品的应用需求。
而PCB板则作为开关电源的核心部件,其设计排版质量直接影响着开关电源的性能和寿命,因此在开关电源的设计排版中,对于PCB板的排版要点尤为重要。
一、PCB板设计原则1. PCB板大小对开关电源设计有较大影响。
开关电源大小受限于板子的大小,因此在设计PCB板时,应尽量考虑开关电源的实际应用环境,比如应确定板子尺寸和电源内部空间的比例。
2. 合理布局是开关电源设计排版的重要环节。
在布局时应注意,尽可能将输入、输出端口和各种元器件放置在合适的位置,避免尽可能地降低板子大小并增加导线长度和复杂性。
3. 要确保PCB板的可靠性,在布局阶段应确定电源电流、热量分布,从而为PCB板尺寸和散热区域提供充分的空间。
4. 满足整机的EMI和EMC要求,此外具体的PCB板排版应满足良好的电子兼容性和电磁辐射性能,需要布置合适的地面和电源平面等。
二、PCB板排版要点1. 基本元件布局开关电源最基本的元件为电容、电感、稳压管和二极管。
这些元器件的布局应根据其性能设置相应的连接方式。
布局时注意,要避免门头耦合,尽量减少迭加影响。
2. 电源信号传输线路设计在排版PCB板时,应将信号传输线路与功率传输线路分开设计,在信号传输线路上应避免与功率传输线路产生相互干扰;若必须将信号传输线路与功率传输线路安排在同一PCB板上时,可以采用抽屉式分隔方式或隔离方式进行。
3. 稳压芯片放置稳压元件是开关电源工作的核心,可维持稳定的输出电压。
当排版PCB板时,放置稳压芯片时要注意散热,应在稳压芯片正下方设置散热片。
为了保证稳流、稳压作用不受电源冷却剂温度或却则气流的影响,散热片最好与PCB板底部相连。
4. 输入输出电容安置当排版控制电路时,应注意输入输出电容的安置,其中输入电容需承受高压和波动,并且需要排放噪声和电磁干扰。
开关电源PCB排版基本要点
开关电源PCB排版基本要点开关电源是现代电子产品中最常用的电源类型之一,其特点是具有高能效、高稳定性、高可靠性和高安全性等诸多优点,在电子设备中被广泛应用。
而开关电源PCB的排版也是开关电源设计过程中不可避免的一部分,其质量和效率直接影响到开关电源的性能和使用寿命。
因此,掌握开关电源PCB排版基本要点对于开关电源的设计、制造和使用都是非常重要的。
1.选择适当的PCB材料选择适当的PCB材料是开关电源PCB排版的第一步。
开关电源的高频开关和驱动信号需要在PCB上传输,因此PCB材料必须具备良好的高频性能。
此外,开关电源PCB上承载电流较大,需要具备良好的绝缘性和耐高温性能。
一般来说,FR-4玻璃纤维板是开关电源PCB的常用材料,如果需要更高的性能,还可以选择更高阶的材料,如RO4350B等。
2.选择适当的PCB布局方案开关电源PCB的布局方案直接影响到开关电源的性能和稳定性。
布局方案应该尽量使得开关电源的各个功能模块之间距离近,缩短信号传输路径和电路反应时间。
另外布局中各个电源模块的位置和连接线的长度也需要优化,这样可以减少信号传输的失真和损耗。
同时,还需要注意不同功能模块之间的干扰和交叉干扰,要保持一定的距离和阻隔,避免不必要的干扰。
3.合理地安排元器件位置和布局元器件的位置和布局是开关电源PCB排版的核心内容。
一般来说,根据功能模块的不同,可以将元器件分为输入电路、输出电路、控制电路和保护电路等几类。
在进行元器件位置和布局时,要根据不同的电路模块进行划分,将各个元器件放置到相应的区域内。
另外,元器件的放置位置应该尽量靠近使用的模块,对于需要进行热量分散的元器件还要按照规定的热点分布方式进行排布,以提高开关电源的散热效果和稳定性。
4.合理地引出信号和电源线路在开关电源PCB排版时,合理引出信号线路和电源线路非常重要。
电源线路尤其需要注意,要确保其布局合理、电线宽度充足和分布均衡。
信号线路要避免走线交叉、过于靠近引脚和元器件等不利于信号传输的情况,尽量使得走线折线尖锐程度合理、走线宽度符合设计要求,提高信号传输的稳定性和准确性。
开关电源设计时的PCB规范及走线技巧
开关电源PCB设计原则及走线技巧一、引言开关电源是一种电压转换电路,主要的工作内容是升压和降压,广泛应用于现代电子产品。
因为开关三极管总是工作在“开”和“关”的状态,所以叫开关电源。
开关电源实质就是一个振荡电路,这种转换电能的方式,不仅应用在电源电路,在其它的电路应用也很普遍,如液晶显示器的背光电路、日光灯等。
开关电源与变压器相比具有效率高、稳性好、体积小等优点,缺点是功率相对较小,而且会对电路产生高频干扰,变压器反馈式振荡电路,能产生有规律的脉冲电流或电压的电路叫振荡电路,变压器反馈式振荡电路就是能满足这种条件的电路。
开关电源分为,隔离与非隔离两种形式,在这里主要谈一谈隔离式开关电源的拓扑形式,在下文中,非特别说明,均指隔离电源。
隔离电源按照结构形式不同,可分为两大类:正激式和反激式。
反激式指在变压器原边导通时副边截止,变压器储能。
原边截止时,副边导通,能量释放到负载的工作状态,一般常规反激式电源单管多,双管的不常见。
正激式指在变压器原边导通同时副边感应出对应电压输出到负载,能量通过变压器直接传递。
按规格又可分为常规正激,包括单管正激,双管正激。
半桥、桥式电路都属于正激电路。
正激和反激电路各有其特点,在设计电路的过程中为达到最优性价比,可以灵活运用。
一般在小功率场合可选用反激式。
稍微大一些可采用单管正激电路,中等功率可采用双管正激电路或半桥电路,低电压时采用推挽电路,与半桥工作状态相同。
大功率输出,一般采用桥式电路,低压也可采用推挽电路。
反激式电源因其结构简单,省掉了一个和变压器体积大小差不多的电感,而在中小功率电源中得到广泛的应用。
在有些介绍中讲到反激式电源功率只能做到几十瓦,输出功率超过100瓦就没有优势,实现起来有难度。
本人认为一般情况下是这样的,但也不能一概而论,PI公司的TOP芯片就可做到300瓦,有文章介绍反激电源可做到上千瓦,但没见过实物。
输出功率大小与输出电压高低有关。
反激电源变压器漏感是一个非常关键的参数,由于反激电源需要变压器储存能量,要使变压器铁芯得到充分利用,一般都要在磁路中开气隙,其目的是改变铁芯磁滞回线的斜率,使变压器能够承受大的脉冲电流冲击,而不至于铁芯进入饱和非线形状态,磁路中气隙处于高磁阻状态,在磁路中产生漏磁远大于完全闭合磁路。
开关电源的PCB布线设计要点
开关电源的PCB布线设计要点1. 引言开关电源是广泛应用于各种电子设备中的一种电源类型,通过开关器件的开关操作实现输入电压到输出电压的变换。
在开关电源的设计过程中,PCB布线的合理设计非常重要,它直接影响着开关电源的性能和可靠性。
本文将介绍开关电源的PCB布线设计要点,帮助设计工程师充分了解开关电源布线设计的关键问题和技巧。
2. PCB布线设计概述PCB布线设计是指将电路连接到PCB上的过程。
开关电源的PCB 布线设计需要考虑以下几个方面:•信号完整性:保证信号传输的稳定性和准确性;•电磁兼容性:减少电磁干扰和提高抗干扰能力;•散热性能:确保开关电源的散热效果良好;•电流回流:合理安排电流回流路径,避免电流集中引起压降过大;•电源分布:优化电源分布,确保各部分电源供应稳定。
下面将从这几个方面详细说明开关电源的PCB布线设计要点。
3. 信号完整性在开关电源的PCB布线设计中,要注意以下几个方面以保证信号完整性:3.1 传输线长度和走向对于高速信号线,应尽量缩短传输线的长度,减少信号的传输延迟和功率损耗。
此外,还需要注意布线时信号线的走向,尽量避免信号线与干扰源的相交和平行布线。
3.2 地线和电源线布局合理布置地线和电源线可以有效降低地回路的电流噪声和电源噪声。
地线和电源线尽量平行布置,并使用大面积的跳线或地线分布可减少回流电流的影响。
3.3 地孔和绕线对于高频信号,应在信号线的连接位置加入地孔,以提高信号的接地效果。
对于较长的信号线,可采用绕线的方式来缩短信号路径,减小信号传输时延。
4. 电磁兼容性开关电源的PCB布线设计要考虑电磁兼容性,以减少电磁辐射和提高抗干扰能力。
4.1 地平面和分割在PCB布线设计中,应尽量保持完整的地平面,减少地回路的面积。
若需要隔离地面,可采用分割地面的方式,以提高电磁屏蔽的效果。
4.2 信号线走向和布线为降低电磁辐射和提高抗干扰能力,信号线尽量与干扰源的走向垂直布线。
开关电源PCB绘制注意事项
开关电源PCB绘制注意事项:
1、输入端强电部分要注意相相之间、整流后正负电压之间的安全距离。
2、强电部分的走线尽量保证是从一端至另一端,避免迂回走线。
3、对于输入整流管、稳压电容、MOS管、检测电流的电阻器、电感器、变压器等,它们会有很大的脉冲电流通过,因此走线要尽量加粗,并且应优先考虑走线。
4、高压电容正端、变压器、MOS管、取样电阻、高压电容地端的高压高频环路走线尽量短,环路面积最小化,避免开关过程中的强噪声干扰影响其他电路。
5、所有的地线都单点连接到电解电容的地端,避免不同的地线间互相干扰,地的走线要尽量加粗,控制电路部分地线电流很小可以适当细一些。
6、控制电路部分一定要处理好。
为了减少高频噪声,该环路面积要尽可能小,控制芯片各管脚对地电容要尽可能靠近芯片管脚。
7、控制芯片至MOS管门极之间的走线要尽可能短。
8、取样电阻至控制芯片之间的走线也尽可能的缩短,CS管脚的滤波电容要尽可能贴近管脚。
9、光耦至COMP管脚之间的连线要尽量短,最好是用地线包围。
10、控制电路部分弱电高频信号一定要与前端高压强电信号分开,一定不要有交叉走线,避免强电部分对高频电路造成干扰。
开关电源的PCB布线要求
开关电源的PCB布线要求开关电源是一种常见的电源之一。
在集成电路的建设中,PCB布线设计是非常重要的,因为合理的PCB布线设计可以大大提高电路的稳定性和可靠性。
特别是在开关电源中,良好的PCB布线设计可以保证电源的性能表现。
因此,本文将介绍开关电源的PCB布线要求。
1. 开关电源PCB布线的基本原则布线设计应遵循以下原则:最短距离布线、线路走向自然、防止串信和互相干扰、保证信号传输质量、减少交叉、噪声与干扰。
开关电源的PCB布线应遵循其工作原理和特征。
因此,布线应考虑以下几个方面:(1)控制单元和功率单元之间的布线开关电源中,控制单元和功率单元之间的布线最好采用双面铜箔。
两面分别贴附于不同的电路板侧面,通过足够的接地区域将控制单元与功率单元连接起来。
此外,控制单元和功率单元之间的布线应避免走近其他信号线,以减少干扰和噪声。
(2)开关管的布局在开关电源的设计中,布置开关管时,应考虑其焊盘的布局,避免电容器等元器件太近,导致开关管与其他元器件之间出现串扰和互相干扰的情况。
同时,开关管布线的电感应该保持足够小,以减少噪声的产生。
(3)输入输出滤波在开关电源中,输入和输出滤波电容应布置在尽可能近的地方,以便缩短电流路径,减小共模噪声,提高抗干扰性。
2. 开关电源PCB布线的具体实现(1)输出过滤电路的布置在开关电源中,输出过滤电容(Cout)、输出电感(LOut)和输出短路电菩(Rout)等元件构成的过滤电路主要是为了抵抗输出端的高频噪声,因此应尽可能在开关管的输出端背面布置上述元件,并较短距离地接线连接一起。
为进一步减小信号在跑动过程中的干扰,如条件允许可以考虑在输出位置借助Lcl滤波来过滤掉高频扰动。
(2)高频降噪电阻的布置在高频降噪电阻(RF)的布置中,为了规避开关管;管贞周围存在的两对互相耦合的集成电路阻抗,对RF电阻的参考铺方式有两种形式,具体布置如下。
(3)控制电路的布置控制电路包括开关电源脉宽调制芯片、反馈电路、保险丝、脉冲变压器等基本单元,其布置和连线应符合以下要求:a. 脉宽调制控制芯片应该在布局与连接两方面得到考虑,控制芯片两侧的布局以及自身内部元器件布局一定要工整、规整、紧凑,以避免噪声的干扰和影响;b. 比较器反馈电路应布置在控制芯片上,以尽可能减少反馈信号跑动的距离和串扰的影响;c. 连接在主电路和控制电路间的脉冲变压器电路应该收紧磁感线,保证高频信号附着到比较器变化的上升沿或下降沿。
开关电源PCB布局指南
开关电源PCB布局指南开关电源是一种常见的电源供应器件,可将输入电压转换为所需的输出电压,广泛应用于各种电子设备中。
为了确保开关电源的正常运行和安全性,合理的PCB布局设计是非常重要的。
下面是一些开关电源PCB布局的指南。
1.分离高频和低频部分开关电源由高频和低频电路组成,应将它们分离开来以避免互相干扰。
将高频部分放在一块区域,并采取适当的隔离措施,例如增加地平面间距和降噪电容。
2.确保良好的地面平面地面平面是开关电源PCB布局的关键之一、地面平面应尽可能大,并尽量避免断裂和断层,以提供稳定的地面引用。
在地面平面上加入一些分隔岛来隔离高频和低频部分。
3.确保短而粗的电流路径为了减少损耗和EMI干扰,应尽量缩短电流路径。
合理优化布局,使输入和输出的电流路径尽量短。
同时,应采用足够宽的供电和接地线,以降低电阻和电感。
4.高频组件的布局高频组件包括开关管、变压器和滤波电容器等。
这些组件之间应尽量缩短距离,以降低电感和串扰。
变压器应放置在开关管附近,并与开关管垂直放置,以减少磁耦合和电感。
5.散热片和散热孔的布局开关电源的工作过程中会产生较大的热量,因此必须确保良好的散热能力。
散热片应尽量与功率器件接触紧密,并通过散热孔将热量导出。
散热片和散热孔的布局要合理,以确保均匀散热和良好的风流。
6.调试界面和滤波器为了便于调试和测量,应在PCB上设置相应的调试接口。
此外,为了减少EMI干扰,应在输入和输出端口附近添加合适的滤波器,以滤除高频噪声。
7.引脚位置和距离组件的引脚位置和距离对于开关电源的性能和可靠性至关重要。
引脚之间应尽量保持足够的距离,以避免串扰和短路。
同时,引脚的布局也应考虑到易于焊接和布线的因素。
8.信号和功率的分离为了避免信号和功率互相干扰,应尽量将它们分离开来。
信号线和电源线应尽量平行布置,但不要交叉或靠得太近。
此外,还可以在它们之间添加隔离层或屏蔽层,并使用差分传输线来减少干扰。
以上是关于开关电源PCB布局的一些指南。
开关电源PCB设计要点
开关电源PCB设计要点
在开关电源设计中,PCB设计是非常关键的一步,它对电源的性能,EMC要求,可靠性,可生产性都影响很大。
随着电子技术的发展,开关电源的体积越来越小,工作频率也越来越高,内部器件的密集度也越来越高,这对PCB布局布线的抗干扰要求也越来越严,合理的,科学的PCB设计会让你的工作事半功倍。
1、布局要求
PCB布局是比较讲究的,不是说随便放上去,挤得下就完事的。
一般PCB 布局要遵循几点:
(1)布局的首要原则是保证布线的布通率,移动器件时注意飞线的连接,把有连线关系的器件放在一起。
(2)以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。
元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB电路板上,这样,不但美观,而且装焊容易,易于批量生产。
尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接;振荡电路,滤波去耦电容要紧靠近IC,地线要短,如图1所示。
图1
(3)放置器件时要考虑以后的焊接和维修,两个高度高的元件之间尽量避免放置矮小的元件,如图2所示,这样不利于生产和维护,元件之间最好也不要太密集,但是随着电子技术的发展,现在的开关电源越来越趋于小型化和紧凑化,所以就需要平衡好两者之间的度了,既要方便焊装与维护又要兼顾紧凑。
还有就是要考虑实际的贴片加工能力,按照IPC-A-610E的标准,考虑元件侧面偏移的精度,不然容易造成元件之间连锡,甚至由于元件偏移造。
开关电源的PCB布线设计要点
开关电源的PCB布线设计要点开关电源(Switching Power Supply)是现代电子设备中常用的一种电源。
它由高频变压器、开关管等元器件组成,通过将交流变成直流供电,来满足各种类型的电子设备对于特定电压和电流的要求。
在进行开关电源的设计时,PCB布线设计是至关重要的步骤之一,因为合理的布线可以有效地提高电子设备的性能以及稳定性,而糟糕的布线则会导致电子设备出现故障,甚至引起火灾等危险。
因此,在这篇文章中,我们将介绍开关电源的PCB布线设计要点,以便各位设计者在开发开关电源时避免常见的错误。
1. 电源引脚设计开关电源的输入是交流电,输出是直流电,因此,电源引脚的布局是很重要的。
在设计过程中,应该将输入端和输出端的引脚分离,并尽量使用短导线连接。
此外,输入端和输出端应该放在PCB板的两侧,以降低电磁干扰,同时应该在PCB板上标注输入和输出端口。
2.电源地设计:电源地是开关电源工作的关键部分。
将电源地独立出来,并保持与电源输入端和输出端相互分离。
在电源输出端引出的输出电容器的一端应该与电源地衔接,大电容器的负极(-)和电源的负极也应该与电源地衔接。
电源地应该选用大面积的铜箔,并连续布置在整个PCB板上,尽可能缩短接地路径,从而降低线路电阻。
3. PCB板布局设计开关电源有许多元器件,包括变压器、电感、电容等。
在进行PCB布局设计时,应该按照元器件进行分区,避免相互影响和产生电磁干扰。
应用大功率的电容器时要突出考虑均布在PCB两侧,将热量均衡分散,以免电容器高温跑错。
4. PCB布线设计:在进行PCB布线时,应采用短距离连接器设计。
在进行布线之前,应先将元件在PCB上布局好,然后尽可能地使用短距离连接,控制最大的电路平面面积,避免布线太长,从而导致电磁干扰。
特别是对于高频开关管,应该采用短、宽的PCB线路进行布线,以降低线路电阻和电感。
5. 保护电路设计:开关电源自带保护电路,同时在PCB 布线设计中还应该添加相应的保护电路,以确保开关电源在出现异常情况时不会对其他电路进行伤害。
开关电源PCB设计要点讲解
开关电源PCB设计要点讲解-----------------------作者:-----------------------日期:开关电源EMI设计摘要:由于开关电源的开关特性,容易使得开关电源产生极大的电磁兼容方面的干扰,作为一个电磁兼容工程师,或则一个 PCB layout 工程师必须了解电磁兼容问题的原因已经解决措施,特别是 layout 工程师,需要了解如何避免脏点的扩大,本文主要介绍了电源 PCB 设计的要点。
1,几个基本原理:任何导线都是有阻抗的;电流总是自动选择阻抗最小的路径;辐射强度和电流、频率、回路面积有关;共模干扰和大 dv/dt 信号对地互容有关;降低 EMI 和增强抗干扰能力的原理是相似的。
2,布局要按电源、模拟、高速数字及各功能块进行分区。
3,尽量减小大 di/dt 回路面积,减小大 dv/dt 信号线长度(或面积,宽度也不宜太宽,走线面积增大使分布电容增大,一般的做法是:走线的宽度尽量大,但要去掉多余的部分),并尽量走直线,降低其隐含包围区域,以减小辐射。
4,感性串扰主要由大 di/dt 环路(环形天线),感应强度和互感成正比,所以减小和这些信号的互感(主要途径是减小环路面积、增大距离)比较关键;容性串扰主要由大 dv/dt 信号产生,感应强度和互容成正比,所有减小和这些信号的互容(主要途径是减小耦合有效面积、增大距离,互容随距离的增大降低较快)比较关键。
5,尽量利用环路对消的原则来布线,进一步降低大 di/dt 回路的面积,如图 1 所示(类似双绞线利用环路对消原理提高抗干扰能力,增大传输距离):图 1 ,环路对消( boost 电路的续流环)6,降低环路面积不仅降低了辐射,同时还降低了环路电感,使电路性能更佳。
7,降低环路面积要求我们精确设计各走线的回流路径。
8,当多个 PCB 通过接插件进行连接时,也需要考虑使环路面积达到最小,尤其是大 di/dt 信号、高频信号或敏感信号。
开关电源PCB设计实例
开关电源PCB设计实例开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源装置,广泛应用于电子设备中。
在开关电源的设计中,PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)的设计起着至关重要的作用。
本文将介绍一种开关电源PCB的设计实例,并详细讨论该设计的关键要素。
首先,我们将关注PCB的布局设计。
在开关电源中,布局设计非常重要,可以影响到整个PCB电路的性能和可靠性。
一般来说,PCB的布局应该遵循以下几个原则:1.分离高压和低压部分:为了确保电路的安全性,应将高压和低压部分分开布局,避免高压的干扰对低压部分产生不良影响。
2.降低元件间的干扰:在布局时,应尽量减少导线和元件之间的交叉和交叉相邻,以降低干扰的可能性。
3.确保散热效果:开关电源通常会产生较大的热量,因此在布局时应留出足够的空间来散热,可以添加散热片或设置散热孔。
接下来,我们将讨论PCB的元件安置。
在开关电源的设计中,有几个关键的元件需要特别关注:1.开关管:开关管是开关电源中最重要的元件之一,其位置的选择会影响到整个电路的效率和可靠性。
一般来说,开关管应尽量靠近输入和输出端口,并尽量避免与其他元件的干扰。
2.整流器和滤波器:整流器和滤波器用于将交流电转换为直流电,并滤除杂波和噪声。
这些元件应尽量靠近开关管,以减少导线的长度和电阻,提高效率。
3.控制芯片:在开关电源中,控制芯片是整个电路的大脑,负责实现开关管的控制和保护功能。
控制芯片应尽量靠近开关管,并放置在一个相对较为稳定和干净的区域,避免受到干扰。
最后,我们将讨论PCB的走线设计。
在开关电源的走线设计中,有几个关键要点需要注意:1.短导线和大导线:为了降低线路的电阻和电感,应尽量使用短导线和大导线,减少线路的损耗。
2.地线的布线:在开关电源中,地线的布线非常重要,可以有效降低干扰。
地线可以铺设在整个PCB的底层,并尽量减短地线的回路,提高信号的稳定性。
3.防止串扰:在布线时,要注意防止不同信号之间的串扰。
开关电源PCB设计技巧和电气安全规范
开关电源PCB设计技巧和电气安全规范前言开关电源是现代电子电路中常用的电源之一,它具有体积小、重量轻、效率高等诸多优点,因此在各种电子产品中广泛应用。
本文将介绍开关电源PCB设计的一些技巧和电气安全规范。
PCB设计技巧PCB布局在开关电源的PCB设计中,布局是非常重要的一步。
开关电源中存在较高的电压和当前,若设计不当,不仅会影响电源的性能,还可能会引起电路的故障和事故。
以下是一些布局的注意事项:1.尽量减少硬件环路:开关电源的PCB设计中,需要保证信号的完整性和系统的可靠性。
为避免回路中的干扰,应尽量缩短回路。
例如,可以将负载和输出电容置于开关管旁边,以缩短输出回路。
另外,在高速数字电路和模拟集成电路中也要注意减小环路。
2.分割地面:在PCB的布局中,要尽量避免地面产生共模反馈。
可以通过分割地面或者使用机械段的方法来达到这个目的。
当分割地面使得布线变得复杂时,可以使用地面隔离来解决此问题。
3.引脚和过孔布局:在开关电源PCB设计中,为保证导线布线的简单,建议引脚和过孔布局要简单、紧凑。
建议将所有过孔设计成圆形,因为圆形孔是最容易钻的孔型。
PCB布线在进行PCB布线时,应采取合理的布线策略,以保障信号的完整性和系统的可靠性。
1.线宽和距离:在进行PCB布线时,线宽和距离是非常重要的,它们直接影响到信号的完整性、系统的可靠性和效率。
因此,需要根据具体的电路要求和信号传输的频率来进行选择。
一般来说,在高速信号的传输中,线宽应该大于等于0.3mm,距离应该大于等于6.35mm。
2.简化布线:在PCB进行布线时,尽量简化布线,缩短信号的传输距离、减少信号的变形和抖动。
此外,应尽量使用直线布线,避免出现锯齿形状的布线,这样可以减小信号的传输延迟和噪声。
3.地线分类:在布局和布线中,通常会同时存在多条地线,为避免互相干涉,可以将所有地线分为两类:信号地和功率地。
信号地主要承载信号的返回接地,功率地主要承载电路中大电流的回流。
开关电源PCB设计要点总结
PCB设计是开关电源设计非常重要的一步,对电源的电性能、EMC、可靠性、可生产性都有关联。
当前开关电源的功率密度越来越高,对PCB布局、布线的要求也越发严格,合理科学的PCB设计让电源开发事半功倍,以下细节供您参考。
一、布局要求PCB布局是比较讲究的,不是说随便放上去,挤得下就完事的。
一般PCB布局要遵循几点:图13、放置器件时要考虑以后的焊接和维修,两个高度高的元件之间尽量避免放置矮小的元件,如图2所示,这样不利于生产和维护,元件之间最好也不要太密集,但是随着电子技术的发展,现在的开关电源越来越趋于小型化和紧凑化,所以就需要平衡好两者之间的度了,既要方便焊装与维护又要兼顾紧凑。
还有就是要考虑实际的贴片加工能力,按照IPC-A-610E的标准,考虑元件侧面偏移的精度,不然容易造成元件之间连锡,甚至由于元件偏移造成元件距离不够。
图2图36、高频脉冲电流流过的区域要远离输入、输出端子,使噪声源远离输入、输出口,有利于提高EMC性能。
图4如图4所示,左图变压器离入口太近,电磁的辐射能量直接作用于输入输出端,因此,EMI测试不通过。
改为右边的方式后,变压器远离入口,电磁的辐射能量距输入输出端距离加大,效果改善明显,EMI测试通过。
7、发热元件(如变压器,开关管,整流二极管等)的布局要考虑散热的效果,使得整个电源的散热均匀,对温度敏感的关键元器件(如IC)应远离发热元件,发热较大的器件应与电解电容等影响整机寿命的器件有一定的距离。
8、布板时要注意底面元件的高度。
例如对于灌封的DC-DC电源模块来说,因为DC-DC模块本身体积就比较小,如果底面元件的高度四边不平衡,灌封的时候会出现两边引脚高度一边高一边低的现象。
图59、布局的时候要注意控制引脚的抗静电能力,相应的电路元件之间的距离要足够,例如Ctrl引脚(低电平关断),其电路不像输入、输出端那样具有电容滤波,所以抗静电能力是整个模块最弱的,一定要确保有足够的安全间距。
开关电源pcb布线规则和技巧
开关电源pcb布线规则和技巧开关电源pcb布线规则和技巧开关电源是一种常用的电源类型,其使用广泛,如计算机、通信设备、家用电器等。
在设计开关电源时,合理的pcb布线是至关重要的。
下面介绍一些开关电源pcb布线的规则和技巧。
1. 保持信号传输路径短在布线时,应尽量缩短信号传输路径,减少信号传输过程中的干扰和损耗。
同时,在同一层内布置输入输出端口,并采用直接相连的方式进行连接。
2. 分离高频和低频信号开关电源中存在高频和低频信号,这些信号在传输过程中可能会产生互相干扰。
因此,在布线时应将高频和低频信号分离,并采用不同的层次进行布置。
3. 采用地平面地平面是一种有效减少干扰的方法。
在开关电源pcb设计中,应采用地平面,并将其与各个模块之间进行连接。
4. 避免回流现象回流现象是指当高速电流通过一个导体时,在导体两端产生感应电压并形成反向流动现象。
这种现象会导致噪声和干扰等问题。
为避免回流现象,在布线时应尽量避免导体走直线,而采用缓慢弯曲的方式进行布置。
5. 保持信号对称性在布线时,应保持信号对称性,即将输入和输出端口放置在同一侧,并采用相同的长度和宽度进行连接。
这样可以有效减少信号传输过程中的干扰和损耗。
6. 降低电感电感是一种常见的干扰源,会对开关电源的性能产生影响。
因此,在布线时应尽量降低电感,并采用短而宽的导体进行连接。
7. 避免共模干扰共模干扰是指两个信号共同受到噪声或干扰。
为避免共模干扰,在布线时应将各个信号分离,并采用不同的层次进行连接。
8. 保持距离在布线时,应保持各个元件之间的距离,以避免互相干扰。
同时,在不同层次之间也应保持一定距离,并采用合适的连接方式进行连接。
以上就是开关电源pcb布线规则和技巧的介绍。
合理的pcb布线可以有效提升开关电源的性能和稳定性,同时也可以减少噪声和干扰等问题。
因此,在设计开关电源时应重视pcb布线的规划和设计。
开关电源在PCB设计时应该注意什么,这8个经验太有用了
开关电源在PCB设计时应该注意什么,这8个经验太有用了其实对于一个开关电源工程师而言PCB的绘制过程其实是对开关电源性能影响至关重要的部分,如果你不能很好的Layout的话,整个电源很有可能不能正常工作,最小问题也是稳波或者EMC过不去这是别人家的成品开关电源,模组,我会以这个电源模组的设计重点给大家讲一些点的。
经验一,安规走线间距如果你不按照这个做,耐压测试一定是过不了的,因为高电压,会直接空气击穿。
注意保险丝之前的距离是比较远的,要求3mm以上,这就是为啥保险丝都会放在电路最前端的原因。
第二个要注意的是就算安规没有写,如果两根走线太近,正常工作也依然会击穿的,两根1mm间距的PCB外层耐压是200V 所以一般220v交流或者310V直流的走线距离至少2mm以上,我一般都是在2.5mm以上的。
这些器件都是有安规要求的,说白了,就是两个器件有最小尺寸需求的,太小的器件其实是不可能过安规的,能明白吗?这就是所谓的开关电源PCB工程师实质上是带着镣铐在跳舞的原因。
开关电源变压器的骨架,同样是为了符合安规所以要有严格的把关。
尤其是初级,到次级的距离,小功率变压器是必须飞线的。
飞线的长度也要设计一下,如果飞线太细,耐压可能会受到影响,而如果飞线太长,会有可能对外辐射电磁信号,EMC过不了,所以需要在规格书里面详细写清楚,PCB绘制的时候,飞线的焊盘一定要注意,不能太妖孽。
经验二,电流走向这个其实很少有真的被提及,其实原因也很简单。
很多人不注意啊。
看着两个设计,这部分RV1压敏电阻到后面x2电容之间,走线为什么故意这样绕着走,而不是直接覆铜全部连起一片?注意这里保险丝之后,接压敏电阻VR1再接x2电容的走线,完全是绕了一个弯这是为什么?理由很简单,不让电流在PCB上面有回头路可以走。
电流只走阻抗最小的部分,如果直接覆铜,必经的元器件就有可能会被跳过,所以这样做不可以。
同样的,这里的电解电容,一样是为了不让电流绕过必经的电容,直接流到负载上。
开关电源pcb设计规则
开关电源pcb设计规则什么是开关电源pcb设计规则?开关电源pcb设计规则是在开关电源电路设计中,遵循的一系列准则和规定,旨在确保电路的性能、稳定性、可靠性和安全性。
通过遵循这些规则,设计师可以提高电源的效率,降低功耗,减少电磁干扰,并确保电源在各种工作条件下都能正常运行。
一、布局设计规则1.1 确定器件的布局:开关电源pcb设计应将不同功率和功能的器件分隔开,以降低相互之间的干扰和损耗。
1.2 确定输入和输出电源轨的布局:将输入和输出电源轨远离彼此,并使用合适的屏蔽方法,以减少电磁干扰。
1.3 确定高功率和低功率部分之间的布局:将高功率部分和低功率部分分隔开,避免相互干扰。
1.4 确定散热部件的布局:将散热部件放置在电流流过的区域,并确保其可以有效散热。
1.5 确定负载布局:将负载电阻或负载器件放置在电路板上离开其他器件的位置,以减少干扰。
二、电源轨和地的布线规则2.1 确定输入和输出电源轨的宽度:根据负载电流和线路长度,适当增加电源轨的宽度,以降低电压降和功耗。
2.2 分离输入和输出电源轨:输入和输出电源轨应该分隔并远离彼此,以避免干扰。
2.3 构建地平面:设计一个统一的地平面,以确保信号和电源轨的地返回流平衡。
2.4 地线的布线方式:使用宽而短的地线,减少地回路的电感和电阻。
2.5 输入和输出电源轨的降噪:在电源轨上加装适当的降噪电容和电感,以滤除高频噪声。
三、滤波和降噪规则3.1 输入滤波网络:为了减少电源干扰以及滤除高频噪声,应在输入端添加适当的滤波网络。
3.2 输出滤波网络:为了减少输出端的纹波和噪声,应添加合适的滤波电容和电感。
3.3 降低连接线的电感:使用短而宽的连接线,并使用合适的屏蔽以减小电感。
3.4 适当的接地:地线的抗干扰能力对开关电源的稳定性至关重要,应遵循良好的接地规则,减少地线回流电流对其它信号的干扰。
四、散热设计规则4.1 热量产生与传导:对于高功率的开关电源,应设计出合理的散热系统,以确保器件和电路板不会过热。
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开关电源的PCB布线设计开关电源PCB排版是开发电源产品中的一个重要过程。
许多情况下,一个在纸上设计得特不完美的电源可能在初次调试时无法正常工作,缘故是该电源的PCB排版存在着许多咨询题.0、引言为了适应电子产品飞速的更新换代节奏,产品设计工程师更倾向于选择在市场上特别轻易采购到的AC/DC适配器,并把多组直流电源直截了当安装在系统的线路板上。
由于开关电源产生的电磁干扰会碍事到其电子产品的正常工作,正确的电源PCB 排版就变得特不重要。
开关电源PCB排版与数字电路PCB排版完全不一样。
在数字电路排版中,许多数字芯片能够通过PCB软件来自动排列,且芯片之间的连接线能够通过PCB软件来自动连接。
用自动排版方式排出的开关电源确信无法正常工作。
因此,没计人员需要对开关电源PCB排版全然规那么和开关电源工作原理有一定的了解。
1、开关电源PCB排版全然要点电容高频滤波特性图1是电容器全然结构和高频等效模型。
电容的全然公式是式(1)显示,减小电容器极板之间的距离(d)和增加极板的截面积(A)将增加电容器的电容量。
电容通常存在等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)二个寄生参数。
图2是电容器在不同工作频率下的阻抗(Zc)。
一个电容器的谐振频率(fo)能够从它自身电容量(C)和等效串联电感量(LESL)得到,即当一个电容器工作频率在fo以下时,其阻抗随频率的上升而减小,即当电容器工作频率在fo以上时,其阻抗会随频率的上升而增加,即当电容器工作频率接近fo时,电容阻抗就等于它的等效串联电阻(RESR)。
电解电容器一般都有特别大的电容量和特别大的等效串联电感。
由于它的谐振频率特别低,因此只能使用在低频滤波上。
钽电容器一般都有较大电容量和较小等效串联电感,因而它的谐振频率会高于电解电容器,并能使用在中高频滤波上。
瓷片电容器电容量和等效串联电感一般都特别小,因而它的谐振频率远高于电解电容器和钽电容器,因此能使用在高频滤波和旁路电路上。
由于小电容量瓷片电容器的谐振频率会比大电容量瓷片电容器的谐振频率要高,因此,在选择旁路电容时不能光选用电容值过高的瓷片电容器。
为了改善电容的高频特性,多个不同特性的电容器能够并联起来使用。
图3是多个不同特性的电容器并联后阻抗改善的效果。
电源排版全然要点1旁路瓷片电容器的电容不能太大,而它的寄生串联电感应尽量小,多个电容器并联能改善电容的高频阻抗特性。
图4显示了在一个PCB上输进电源(Vin)至负载(RL)的不同走线方式。
为了落低滤波电容器(C)的ESL,其引线长度应尽量减短;而Vin。
正极至RL和Vin负极至R1的走线应尽量靠近。
电感高频滤波特性图5中的电流环路类似于一匝线圈的电感。
高频交流电流所产生的电磁场R(t)将围绕在此环路的外部和内部。
要是高频电流环路面积(Ac)特别大,就会在此环路的内外部产生特别大的电磁干扰。
电感的全然公式是从式(5)可知,减小环路的面积(Ac)和增加环路周长(lm)可减小L。
电感通常存在等效并联电阻(EPR)和等效并联电容(Cp)二个寄生参数。
图6是电感在不同工作频率下的阻抗(ZL)。
谐振频率(fo)能够从电感自身电感值(L)和它的等效并联电容值(Cp)得到,即当一个电感工作频率在fo以下时,电感阻抗随频率的上升而增加,即当电感工作频率在fo以上时,电感阻抗随频率的上升而减小,即当电感工作频率接近fo时,电感阻抗就等于它的等效并联电阻(REPR)。
在开关电源中电感的Cp应该操纵得越小越好。
同时必须注重到,同一电感量的电感会由于线圈结构不同而产生不同的Cp值。
图7就显示了同一电感量的电感在二种不同的线圈结构下不同的Cp值。
图7(a)电感的5匝绕组是按顺序绕制。
这种线圈结构的Cp 值是l匝线圈等效并联电容值(C)的1/5。
图7(b)电感的5匝绕组是按交叉顺序绕制。
其中绕组4和5放置在绕组1、2、3之间,而绕组l和5特不靠近。
这种线圈结构所产牛的Cp是1匝线圈C值的两倍。
能够瞧到,相同电感量的两种电感的Cp值难道相差达数倍。
在高频滤波上要是一个电感的Cp值太大,高频噪音就会特别轻易地通过Cp直截了当耦合到负载上。
如此的电感也就失往了它的高频滤波功能。
图8显示了在一个PCB上Vin通过L至负载(RL)的不同走线方式。
为了落低电感的Cp,电感的二个引足应尽量远离。
而Vin正极至RL和Vin负极至RL的走线应尽量靠近。
电源排版全然要点2电感的寄生并联电容应尽量小,电感引足焊盘之间的距离越远越好。
镜像面电磁理论中的镜像面概念对设计者掌握开关电源的PCB排版会有特别大的关怀。
图9是镜像面的全然概念。
图9(a)是当直流电流在一个接地层上方流过时的情景。
现在在地层上的返回直流电流特不均匀地分布在整个地层面上。
图9(h)显示当高频电流在同一个地层上方流过时的情景。
现在在地层上的返回交流电流只能流在地层面的中间而地层面的两边那么完全没有电流。
一日.理解了镜像面概念,我们特别轻易瞧到在图10中地层面上走线的咨询题。
接地层(GroundPlane),没汁人员应该尽量防止在地层上放置任何功率或信号走线。
一旦地层上的走线破坏了整个高频环路,该电路会产牛特别强的电磁波辐射而破坏周边电子器件的正常工作。
电源排版全然要点3防止在地层上放置任何功率或信号走线。
1.4高频环路开关电源中有许多由功率器件所组成的高频环路,要是对这△环路处婵得不行的话,就会对电源的正常工作造成特别大碍事。
为了减小高频环路所产生的电磁波噪音,该环路的面积应该操纵得特不小。
如图l1(a)所示,高频电流环路面积特别大,就会在环路的内部和外部产生特别强的电磁于扰。
同样的高频电流,当环路面积设计得特不小时,如图11(b)所示,环路内部和外部电磁场互相抵消,整个电路会变得特不宁静。
电源排版全然要点4高频环路的面积应尽可能减小。
过孔和焊盘放置许多设计人员喜爱在多层PCB卜放置许多过孔(VIAS)。
然而,必须防止在高频电流返同路径上放置过多过。
否那么,地层上高频电流走线会遭到破坏。
要是必须在高频电流路径上放置一些过孔的活,过孔之间能够留出一空间让高频电流顺利通过,图12显示了过孔放置方式。
电源排版全然要点5过孔放置不应破坏高频电流在地层上的流经。
设计者同时应注重不同焊盘的外形会产生不同的串联电感。
图13显示了儿种焊盘外形的串联电感值。
旁路电容(Decouple)的放置也要考虑到它的串联电感值。
旁路电容必须是低阻抗和低ESL乩的瓷片电容。
但要是一个高品质瓷片电容在PCB上放置的方式不对,它的高频滤波功能也就消逝了。
图14显示了旁路电容正确和错误的放置方式。
1.6电源直流输出许多开关电源的负载远离电源的输出端口。
为了防止输出走线受电源自身或周边电子器件所产生的电磁下扰,输出电源走线必须像图l5(b)那样靠得特别近,使输出电流环路的面积尽可能减小。
地层在系统板上的分隔新一代电子产品系统板上会同时有模拟电路、数字电路、开关电源电路。
为了减小开关电源噪音对敏感的模拟和数字电路的碍事,通常需要分隔不同电路的接地层。
要是选用多层PCB,不同电路的接地层可由不同PCB板层来分隔。
要是整个产品只有一层接地层,那么必须像图16中那样在单层中分隔。
不管是在多层PCB 上进行地层分隔依旧在单层PCB上进行地层分隔,不同电路的地层都应该通过单点与开关电源的接地层相连接。
电源排版全然要点6系统板上不同电路需要不同接地层,不同电路的接地层通过单点与电源接地层相连接。
2、开关电源PCB排版例子设汁人员应能在此线路图上区分出功率电路中元器件和操纵信号电路中元器件。
要是设计者将该电源中所有的元器件当作数字电路中的元器件来处理,那么咨询题会相当严重。
通常首先需要明白电源高频电流的路径,并区分小信号操纵电路和功率电路元器件及其走线。
一般来讲,电源的功率电路要紧包括输进滤波电容、输出滤波电容、滤波电感、上下端功率场效应管。
操纵电路要紧包括PWM操纵芯片、旁路电容、自举电路、反响分压电阻、反响补偿电路。
电源功率电路PCB排版电源功率器件在PCB上正确的放置和走线将决定整个电源工作是否正常。
设计人员首先要对开关电源功率器件上的电压和电流的波形有一一定的了解。
图18显示一个落压式开关电源功率电路元器件上的电流和电压波形。
由于从输进滤波电容(Cin),上端场效应管(S1)和F端场效应管(S2)中所流过的电流是带有高频率和顶峰值的交流电流,因此由Cin-S1-S2所形成的环路面积要尽量减小。
同时由S2,L和输出滤波电容(Cout)所组成的环路面积也要尽量减小。
要是设汁者未按本文所述的要点来制作功率电路PCB,特别可能制作出网19所示的电源PCB,图19的PCB排版存在许多错误:第一,由于Cin有特别大的ESL,Cin的高频滤波能力全然上消逝;第二,Cin-S1-S2和S1-LCout环路的面积太大,所产生的电磁噪音会对电源本身和周边电路造成特别大于扰;第三,L的焊盘靠得太近,造成Cp 太大而落低了它的高频滤波功能;第四,Cout焊盘引线太长,造成FSL太大而失往了高频滤波线。
Cin-S1-S2和S2-L-Cout环路的面积已操纵到最小。
S1的源极,S2的漏极和L之咨询的连接点是一整块铜片焊盘。
由于该连接点上的电压是高频,S1、S2和L需要靠得特不近。
尽管L和Cout之间的走线上没有顶峰值的高频电流,但对比宽的走线能够落低直流阻抗的损耗使电源的效率得到提高。
要是本钞票上准许,电源可用一面完全是接地层的双面PCB,但必须注重在地层卜尽量防止走功率和信号线。
在电源的输进和输出端口还各增加了一个瓷片电容器来改善电源的高频滤波性能。
电源操纵电路PCB排版电源操纵电路PCB排版也是特不重要的。
不合理的排版会造成电源输出电压的漂移和振荡。
操纵线路应放置在功率电路的边上,尽对不能放在高频交流环路的中间。
旁路电容要尽量靠近芯片的Vcc和接地足(GND)。
反响分压电阻最好也放置在芯片四面。
芯片驱动至场效应管的环路也要尽量减短。
电源排版全然要点7操纵芯片至上端和下端场效应管的驱动电路环路要尽量短。
2.3开关电源PCB排版例1图21是图17PCB的元器件面走线图。
此电源中采纳了一个低价PWM操纵器(Semtech型号SCIIO4A)。
PCB下层是一个完整的接地层。
此PCB 功率地层与操纵地层之间没有分隔。
能够瞧到该电源的功率电路由输进插座(PCB左上端)通过输进滤波电容器(C1,C2,),S1,S2,L1,输出滤波电容器(C10,C11,C12,C13),一直到输出插座(PCB右下端)。
SCll04A被放置在PCB的左下端。
因为,在地层上功率电路电流不通过操纵电路,因此,无必要将操纵电路接地层与功率电路接地层进行分隔。
要是输进插座是放置在PCB的左下端,那么在地层上功率电路电流会直截了当通过操纵电路,这时就有必要将二者分隔。